Марсоход Perseverance — автоматическая научная платформа NASA, работающая на поверхности Марса с 2021 года в рамках миссии Mars 2020. Аппарат предназначен для детального изучения геологии и древней среды обитания планеты, с акцентом на поиск признаков прошлой микробной жизни. По уровню оснащения и автономности Perseverance стал развитием концепций, заложенных в предыдущих марсоходах.
Основной район исследований ровера — кратер Езеро, который в далёком прошлом представлял собой озеро с речной дельтой. В ходе миссии Perseverance проводит анализ горных пород и атмосферы, а также отбирает и герметично упаковывает образцы грунта для возможной доставки на Землю в рамках будущих межпланетных программ.
3D-модель марсохода Perseverance. Источник: NASA Visualization Technology Applications and Development (VTAD)
Паспорт миссии
Марсоход Perseverance — ключевой элемент новой стратегии NASA по изучению Марса. В отличие от Curiosity, его задача выходит за рамки оценки обитаемости и направлена на поиск признаков древней жизни и подготовку возврата образцов на Землю.
Название миссии
- Полное название миссии: Mars 2020
- Сокращённое название: Mars 2020
- Название марсохода: Perseverance («Настойчивость»)
Название Perseverance было выбрано по итогам общенационального конкурса среди школьников США и отражает идею длительного и целенаправленного исследования Марса.
Статус миссии
- Статус: Активна
- Текущий этап: Расширенная научная миссия
Первоначальный расчётный срок работы составлял один марсианский год, однако ровер продолжает функционировать значительно дольше и остаётся полностью научно активным.
Агентства и партнёры
- Главное агентство: NASA
- Центр управления: Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL), Калифорния
Международные партнёры
- ESA (Европейское космическое агентство) — ключевой партнёр в программе Mars Sample Return, разрабатывающий орбитальный аппарат и посадочный модуль для доставки образцов
- CNES (Франция) — участие в разработке научных приборов
- Испания, Норвегия и другие страны — вклад в отдельные компоненты и программное обеспечение
Perseverance является частью широкой международной программы по исследованию Марса.
Ключевые даты миссии
Запуск
- Дата: 30 июля 2020 года
- Ракета-носитель: Atlas V 541
- Космодром: Мыс Канаверал, Космический стартовый комплекс 41, США
Прибытие и посадка на Марс
- Дата посадки: 18 февраля 2021 года
- Место посадки: кратер Езеро
- Метод посадки: система Sky Crane с усовершенствованной навигацией Terrain-Relative Navigation
Посадка прошла полностью успешно и стала одной из самых точных в истории марсианских миссий.
Конец миссии
- Плановый срок: 1 марсианский год
- Фактический статус: миссия продолжается
Срок службы ограничен в основном механическим износом и ресурсом радиоизотопного генератора.
Стоимость миссии
- Общая стоимость: около 2,7 млрд долларов США
В эту сумму входят:
- разработка и сборка марсохода,
- ракета-носитель,
- перелёт и посадка,
- эксплуатация в первые годы миссии.
Отдельно финансируется программа Mars Sample Return (для возврата образцов), стоимость которой значительно выше.
Параметры размещения
В паспорте миссии фиксируются условия работы:
- Небесное тело: Марс
- Регион: кратер Езеро (древняя дельта реки)
- Тип миссии: мобильная планетная научная станция
- Средства связи: ретрансляция данных через орбитальные аппараты (Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN, Mars Odyssey)
Выбор кратера Езеро обусловлен его высоким научным потенциалом как бывшего озёрного бассейна.
Краткая характеристика миссии
- Тип аппарата: марсоход нового поколения
- Источник энергии: радиоизотопный термоэлектрический генератор (MMRTG)
- Основная особенность: система сбора, герметизации и хранения образцов грунта
- Дополнительный элемент: экспериментальный вертолёт Ingenuity (завершил миссию)
Цели и задачи миссии
Миссия Perseverance стала следующим логическим шагом после Curiosity и впервые была спроектирована не только для изучения обитаемости Марса, но и для целенаправленного поиска признаков древней жизни, а также для подготовки крупнейшего межпланетного проекта — возврата образцов марсианского грунта на Землю.
Главная научная цель
Поиск потенциальных биосигнатур — признаков древней микробной жизни — в геологически благоприятной среде Марса и сбор образцов для последующего возврата на Землю.
В отличие от Curiosity, который отвечал на вопрос «мог ли Марс быть обитаемым», Perseverance нацелен на более узкий и сложный вопрос:
оставила ли жизнь измеримые следы в марсианских породах.
Ключевой особенностью миссии стало сочетание дистанционных исследований, контактного анализа и физического отбора образцов.
Конкретные научные задачи
Поиск признаков древней жизни
Perseverance исследует породы, которые могли сохранить:
- микроструктуры биологического происхождения,
- химические сигнатуры метаболических процессов,
- органические соединения, связанные с осадочными средами.
Особое внимание уделяется:
- древним дельтам рек,
- озёрным отложениям,
- тонкослоистым породам.
Кратер Езеро выбран именно потому, что в прошлом он был озером с речной дельтой — одной из наиболее перспективных сред для сохранения биосигнатур.
Поиск и анализ органических соединений
Ровер оснащён приборами, способными:
- обнаруживать органику на микроскопическом уровне,
- определять пространственное распределение органических молекул,
- отличать возможные биологические сигнатуры от абиотических процессов.
Perseverance изучает не только наличие органики, но и геологический контекст её сохранения, что критически важно для интерпретации результатов.
Сбор, герметизация и хранение образцов
Одна из ключевых задач миссии — создание первой коллекции марсианских образцов, предназначенных для возврата на Землю.
Ровер:
- бурит породы,
- помещает керны в герметичные титановые контейнеры,
- оставляет часть образцов в специально выбранных «депо» на поверхности Марса.
Эта задача напрямую связана с будущей программой Mars Sample Return, реализуемой совместно NASA и ESA.
Изучение геологии и климатической истории
Perseverance анализирует:
- минеральный состав пород,
- последовательность осадочных слоёв,
- следы взаимодействия воды и камня.
Цель — восстановить эволюцию климата Марса и понять, когда и почему планета утратила условия, благоприятные для жизни.
Подготовка к пилотируемым миссиям
Миссия включает технологические эксперименты:
- измерение погодных условий,
- анализ пыли и ветра,
- испытание технологии производства кислорода из CO₂ (эксперимент MOXIE).
Эти данные используются для оценки возможностей долговременного пребывания человека на Марсе.
«Спектральный диапазон» миссии
Хотя Perseverance не является телескопом, его приборы охватывают широкий диапазон длин волн.
Используемые диапазоны
- Оптический диапазон: панорамная съёмка и визуальный анализ поверхности (Mastcam-Z).
- Ультрафиолетовый диапазон: обнаружение органических и минеральных сигнатур (SHERLOC).
- Инфракрасный диапазон: определение минералов и химических связей (SuperCam, PIXL).
- Рентгеновский диапазон: элементный анализ пород (PIXL).
Комбинация этих методов делает Perseverance одной из самых продвинутых научных платформ, когда-либо работавших на другой планете.
Источник: NASA/JPL-Caltech
Конструкция и «железо»
Perseverance — самый технологически продвинутый марсоход, когда-либо отправленный на поверхность другой планеты. Его конструкция унаследовала лучшие решения Curiosity, но была существенно модернизирована для выполнения принципиально новых задач, включая отбор образцов для доставки на Землю.
Платформа (Bus)
Габариты и масса
- Длина: ~3,0 м (без манипулятора)
- Ширина: ~2,7 м
- Высота: ~2,2 м
- Масса: ~1 025 кг
Perseverance стал самым тяжёлым объектом, успешно доставленным на поверхность Марса.
Шасси и мобильность
- 6 колёс диаметром ~52 см
- Подвеска типа rocker-bogie, обеспечивающая устойчивость на пересечённой местности
- Усиленные колёса с переработанным протектором, учитывающим опыт износа Curiosity
Ровер способен преодолевать препятствия высотой до 65 см и двигаться автономно с улучшенной системой навигации.
Источник энергии
- MMRTG (Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator)
- Топливо: плутоний-238
- Электрическая мощность: ~110 Вт
Ядерный источник питания позволяет роверу работать круглосуточно и не зависеть от пылевых бурь и сезонных изменений освещённости.
Антенны и система связи
Антенное оборудование
- Высокогейнная параболическая антенна (HGA) диаметром ~0,7 м
- Низкогейнные антенны (LGA) для резервной и аварийной связи
Передача данных
Основной канал связи осуществляется через марсианские орбитальные аппараты:
- Mars Reconnaissance Orbiter
- MAVEN
- Mars Odyssey
Прямая связь с Землёй используется ограниченно, преимущественно в аварийных режимах.
Научные инструменты Perseverance
Perseverance оснащён комплексом приборов нового поколения, ориентированных на поиск биосигнатур и подготовку возврата образцов.
Mastcam-Z
Панорамная стереокамера с зумом.
- Цветная съёмка
- Переменное фокусное расстояние
- Геологический анализ и навигация
Позволяет получать детальные изображения поверхности и удалённых объектов.
SuperCam
Многофункциональный спектрометр дистанционного действия.
- Лазерная спектроскопия (LIBS)
- Рамановская спектроскопия
- Инфракрасный анализ
Используется для определения химического и минерального состава пород с расстояния.
PIXL (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry)
Рентгеновский спектрометр высокого разрешения.
- Элементный анализ с микронной точностью
- Поиск химических паттернов, потенциально связанных с биологическими процессами
SHERLOC
Ультрафиолетовый рамановский спектрометр.
- Поиск органических молекул
- Флуоресцентный анализ минералов
Работает в паре с камерой WATSON для микросъёмки поверхности.
MOXIE
Эксперимент по производству кислорода из CO₂.
- Демонстрация технологии ISRU
- Преобразует атмосферный углекислый газ в кислород
Ключевой элемент подготовки пилотируемых миссий.
RIMFAX
Грунтопроникающий радар.
- Сканирует структуру грунта на глубину до нескольких метров
- Позволяет выявлять слои осадков и возможные ледяные включения
MEDA
Метеорологическая станция.
- Температура
- Давление
- Ветер
- Пыль и радиационные эффекты
Обеспечивает долгосрочный мониторинг окружающей среды.
Система отбора образцов
Одна из самых сложных инженерных систем ровера:
- Бурение кернов
- Герметизация в титановых контейнерах
- Хранение и депонирование образцов на поверхности
Эта система не имеет аналогов среди предыдущих марсианских миссий.
Хронология полёта
Миссия Perseverance стала ключевым этапом в стратегии NASA по подготовке возврата марсианских образцов и будущих пилотируемых полётов. Её хронология охватывает более десяти лет проектирования и уже несколько лет активной работы на поверхности Марса.
Подготовка миссии
Проект Mars 2020, в рамках которого был создан Perseverance, официально стартовал в начале 2010-х годов как развитие миссии Curiosity. Основной задачей было сохранить проверенную архитектуру ровера, но оснастить его принципиально новым научным и инженерным функционалом.
- Проектирование и разработка: ~2013–2020 годы
- Сборка и тестирование: проводились в Лаборатории реактивного движения NASA (JPL)
- Ключевые изменения по сравнению с Curiosity:
- новая система отбора и хранения образцов;
- усиленные колёса;
- улучшенная автономная навигация;
- новые научные приборы.
Из-за высокой сложности системы отбора образцов и необходимости строгой планетарной защиты сроки финальных испытаний несколько раз корректировались, однако запуск был сохранён в рамках стартового «окна» к Марсу 2020 года.
Запуск
- Дата запуска: 30 июля 2020 года
- Ракета-носитель: Atlas V 541
- Космодром: мыс Канаверал, стартовый комплекс SLC-41
Запуск прошёл штатно. Perseverance был выведен на межпланетную траекторию к Марсу в рамках оптимального стартового окна, которое открывается примерно раз в 26 месяцев. После отделения от ракеты аппарат начал семимесячный перелёт к Красной планете.
Перелёт и посадка
Межпланетный перелёт
В ходе перелёта выполнялись:
- коррекции траектории;
- проверка систем связи и управления;
- калибровка научных приборов.
Посадка на Марс
- Дата посадки: 18 февраля 2021 года
- Место: кратер Езеро
Посадка осуществлялась по схеме EDL (Entry, Descent, Landing), включающей:
- вход в атмосферу;
- торможение теплозащитным экраном;
- раскрытие парашюта;
- использование реактивной платформы Sky Crane.
Этот этап стал одним из самых рискованных: управление посадкой происходило полностью автономно, с применением системы Terrain-Relative Navigation, впервые использованной на Марсе.
Развёртывание и ввод в эксплуатацию
После посадки начался поэтапный ввод ровера в строй:
- развёртывание мачты с камерами;
- проверка манипулятора;
- активация научных приборов;
- тестирование систем движения.
Отдельным этапом стало развёртывание и последующие полёты вертолёта Ingenuity, доставленного марсоходом Perseverance в качестве технологического демонстратора.
Ход миссии
Основная миссия
Первоначально Perseverance был рассчитан на один марсианский год (около 687 земных суток). В этот период он:
- исследовал дно кратера Езеро;
- подтвердил наличие древней дельты реки;
- начал систематический отбор образцов пород.
Продление миссии
После успешного выполнения основной программы миссия была продлена. Основные направления работы:
- подъём к дельтовым отложениям;
- детальный анализ осадочных пород;
- депонирование образцов для будущей миссии Mars Sample Return.
Технические инциденты
Серьёзных отказов, угрожающих миссии, не зафиксировано. Отдельные проблемы (износ механизмов бурения, программные корректировки) решались дистанционно обновлением ПО и изменением процедур работы.
Главные открытия миссии Perseverance
Миссия Perseverance стала первой марсианской программой, изначально ориентированной не только на дистанционное изучение Марса, но и на подготовку возврата образцов на Землю. Уже в первые годы работы ровер обеспечил ряд фундаментальных научных результатов, существенно расширивших понимание геологической и климатической истории планеты.
Подтверждение сложной водной истории кратера Езеро
Одним из ключевых открытий стало детальное подтверждение того, что кратер Езеро в далёком прошлом был долгоживущей озёрной системой, а не кратковременным водоёмом.
Perseverance обнаружил:
- чётко выраженные дельтовые структуры, сформированные течением воды;
- слоистые осадочные породы, характерные для спокойного водного накопления;
- минералогические признаки взаимодействия воды с породами на протяжении длительного времени.
Эти данные показали, что условия в кратере Езеро могли сохраняться стабильными в геологическом масштабе, что значительно повышает его астробиологический потенциал.
Обнаружение и анализ органических соединений
С помощью прибора SHERLOC ровер зафиксировал наличие органических молекул в марсианских породах, включая участки дельты.
Важно, что:
- обнаруженные соединения не интерпретируются как прямое доказательство жизни;
- их структура и распределение указывают на сложные химические процессы;
- органика могла формироваться как биотическим, так и абиотическим путём.
Тем не менее, это одни из наиболее перспективных образцов, когда-либо найденных на Марсе, и именно они рассматриваются как приоритетные кандидаты для доставки на Землю.
Новые данные о магматическом прошлом Марса
Исследование пород дна кратера показало, что значительная их часть имеет магматическое происхождение, а не осадочное, как предполагалось ранее.
Perseverance смог:
- точно определить кристаллическую структуру базальтов;
- провести радиометрическую калибровку возраста пород;
- уточнить временные рамки вулканической активности в регионе.
Это стало важным шагом в уточнении хронологии геологической эволюции Марса и позволило связать климатические изменения планеты с её внутренними процессами.
Прорыв в планетарной геохронологии
Впервые в истории марсианских миссий были получены данные, позволяющие напрямую связать возраст поверхностных пород с радиометрическими измерениями, а не только с подсчётом кратеров.
Это:
- повысило точность датирования марсианской поверхности;
- улучшило калибровку временной шкалы всей планеты;
- имеет фундаментальное значение для интерпретации данных прошлых и будущих миссий.
Начало системного отбора образцов для возврата на Землю
Хотя это скорее технологический, чем классический научный прорыв, именно Perseverance впервые:
- отобрал и герметично запечатал марсианские образцы пород и реголита;
- задокументировал их геологический контекст;
- сформировал «банк образцов» для миссии Mars Sample Return.
Эти образцы в перспективе позволят провести исследования, невозможные в условиях марсохода: изотопный анализ, микроструктурные и органические исследования лабораторного уровня.
Вклад в науку
Данные Perseverance используются:
- в сотнях научных работ и докладов;
- в рецензируемых журналах по планетологии, геохимии и астробиологии;
- в качестве основы для проектирования будущих миссий, включая пилотируемые.
Миссия стала одной из наиболее научно насыщенных марсианских программ и продолжает активно формировать повестку исследований Марса на десятилетия вперёд.
Интересные факты и галерея
Perseverance стал не только самым сложным марсоходом в истории, но и одной из самых «медийных» межпланетных миссий.
Интересные факты
Самый тяжёлый марсоход, когда-либо доставленный на Марс
Масса Perseverance составляет около 1025 кг, что делает его самым тяжёлым ровером, успешно совершившим посадку на поверхности Марса. Это потребовало серьёзной доработки системы входа, спуска и посадки.
Первый марсоход с вертолётом-компаньоном
На борту Perseverance находился Ingenuity — первый летательный аппарат, совершивший управляемые полёты в атмосфере другой планеты. Хотя Ingenuity считался технологическим демонстратором, его успех радикально изменил представления о воздушной разведке на Марсе.
Марсианский «микрофон»
Perseverance стал первым марсоходом, который записал звуки Марса: шум ветра, работу механизмов и акустику посадки. Эти данные имеют и научную ценность, позволяя изучать распространение звука в разреженной атмосфере.
Возврат образцов — впервые в истории
Perseverance — первый аппарат, который не просто анализирует породы, а системно отбирает, герметизирует и хранит образцы для будущей доставки на Землю. Это ключевой элемент архитектуры программы Mars Sample Return.
Имя выбрано школьником
Название Perseverance («Настойчивость») было выбрано в рамках открытого конкурса NASA. Его предложил школьник из США, а сам термин отражает долгосрочный и сложный характер исследования Марса.
Эксперимент по производству кислорода
На борту ровера установлен прибор MOXIE, который впервые в истории добыл кислород из марсианской атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа. Это важный шаг к обеспечению будущих пилотируемых миссий.
Галерея
Посадка в кратере Езеро (2021)
Кадры, снятые во время спуска и посадки, впервые показали Марс с точки зрения «посадочной камеры». Эти изображения стали историческими и задали новый стандарт визуальной документации миссий.
Панорамы дельты кратера Езеро
Высокодетализированные панорамы демонстрируют слоистую структуру дельты древней реки — одного из главных аргументов в пользу существования долговременного озера.
Первые цветные изображения поверхности
Perseverance передал одни из самых чётких и цветокорректных снимков марсианской поверхности, позволив увидеть текстуру пород практически так, как её увидел бы человек.
Следы колёс на марсианском грунте
Фотографии следов ровера используются для изучения механических свойств реголита и процессов эрозии, а также стали визуальным символом присутствия человечества на Марсе.
Селфи Perseverance с Ingenuity
Знаковый снимок, на котором ровер и вертолёт впервые оказались в одном кадре на поверхности другой планеты.
Детальные снимки бурения пород
Изображения отверстий после отбора образцов показывают внутреннюю структуру марсианских пород и сопровождаются точной геологической привязкой.
Снимки горизонта Марса
На снимках горизонта, сделанных Perseverance, можно видеть Солнце низко над марсианским ландшафтом, что помогает исследовать особенности атмосферы и местный рельеф.
