NASA перешло к активной фазе подготовки оборудования для доставки образцов грунта с Марса

В ближайшие 10 лет NASA вместе с европейскими коллегами намерено реализовать грандиозный проект по возвращению образцов грунта с поверхности Марса. Эта миссия станет вызовом инженерным навыкам космических специалистов и будет первой по многим аспектам, включая первые в истории запуск ракеты с другой планеты и доставку образцов грунта с другой планеты на Землю. Некоторое время назад в NASA перешли от планирования к активной фазе подготовки программы.

Следует сказать, что миссия по доставке проб грунта Марса на Землю уже фактически началась. Образцы начал собирать марсоход Perseverance. Из четырёх контейнеров три уже заполнены кернами горных пород, а одна пробой марсианской атмосферы. В расположении марсохода 43 пробирки, часть из которых запасная. Для доставки проб на Землю будут созданы несколько роботизированных модулей в составе ровера для подвоза проб к спускаемой платформе, платформы с манипулятором для загрузки проб в ракету, ракеты для доставки пробирок на орбиту Марса, орбитальной станции с системой загрузки проб в спускаемый на Землю контейнер и зонда для доставки контейнера к Земле.

Посадочная платформа Sample Retrieval Lander будет почти в два раза тяжелее марсохода Perseverance — её вес будет достигать 2400 кг. Платформу с роботизированной рукой разрабатывает Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии (манипулятор создадут в ESA). В отличие от метода посадки Perseverance на Марс, когда сначала скорость падения погасил парашют, а потом скорость уменьшила платформа с реактивными двигателями, Sample Retrieval Lander будет садиться на опоры с амортизаторами.

В JPL с лета этого года начали испытывать уменьшенный в масштабе каркас платформы и амортизаторы, роняя платформу под разными углами на различные варианты поверхностей: сыпучие, твёрдые, каменистые и так далее. Инженеры на практике изучают динамику поведения амортизаторов и распределение нагрузок на каркас платформы. Облегчённый вариант платформы как раз помогает имитировать условия Марса, где гравитация меньше, чем на Земле. После выявления всех нюансов начнутся эксперименты с платформой в натуральную величину.

Ракета Mars Ascent Vehicle для подъёма образцов с поверхности Марса на орбиту будет располагаться на платформе горизонтально. Для её запуска решено использовать способ катапультирования в воздух с небольшим подкручиванием, чтобы в процессе подскока ракета могла бы ориентироваться носом в зенит. Ракету разрабатывает Центр космических полетов NASA им. Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, где макеты ракеты и катапульты недавно начали проходить испытания.

Просто так стартовать с платформы на Марсе ракета не сможет. Немалый вес двухступенчатой 2,8-метровой ракеты в сочетании с работой двигателя рискуют сдвинуть или даже опрокинуть посадочную платформу. В центре им. Маршалла инженеры NASA создали стенд и испытывают систему выброса на газовых поршнях. Макет ракеты весом 400 кг подбрасывается системой на 3,3 м вверх. В этом процессе инженеры изучают размещение центра масс и динамику макета в воздухе.

На Марсе ракета будет подбрасываться с начальной скоростью 5 м/с. Для имитации марсианского притяжения на Земле к макету ракеты приделаны тросы, снимающие часть нагрузки с платформы. Всё это работает синхронно и, как отмечают специалисты, отлично ложится на предварительно проведённые расчёты.

Специалисты по роботизированным манипуляторам — инженеры Европейского космического агентства — создадут также манипулятор для орбитальной станции. На орбите доставленные с Марса образцы будут помещены в стерильный контейнер, где их герметично закроют и опломбируют, после чего контейнер поместят в возвращаемую на Землю капсулу. Капсулу, кстати, тоже начали испытывать и, судя по кадрам из видео выше, мягкой посадки ей не обещают.