Марс представляет собой захватывающую загадку: когда-то потенциально обитаемая планета с жидкой водой и более плотной атмосферой, теперь это холодная, бесплодная пустыня. Грядущая миссия NASA ESCAPADE (сокращение от Escape and Plasma Acceleration and Dynamics Explorers) призвана пролить свет на эту трансформацию, исследуя, как Красная планета потеряла свою атмосферу — ключевой вопрос для понимания ее прошлого и будущего потенциала для жизни.
Двойная доза наблюдений за Марсом
Миссия, запланированная к запуску в эти выходные на ракете Blue Origin New Glenn с мыса Канаверал, штат Флорида, отправит два идентичных спутника, получивших прозвища Blue (Синий) и Gold (Золотой), на орбиту вокруг Марса. Это первая в истории NASA двойная спутниковая миссия к другой планете и, как ожидается, будет стоить 80 миллионов долларов. Главная цель — создать трехмерное представление о том, как солнечный ветер — постоянный поток заряженных частиц от солнца — взаимодействует с марсианской атмосферой и постепенно ее разрушает.
Наука за миссией
«Понимание того, как солнечный ветер вызывает потерю атмосферы, является критически важным элементом в разгадке эволюции климата Марса», — объясняет Роберт Лиллис, главный исследователь миссии ESCAPADE и заместитель директора по планетарным наукам в Лаборатории космических наук Калифорнийского университета в Беркли. Двойной подход с использованием спутников обеспечивает «стереоскопическую перспективу», позволяя ученым одновременно наблюдать и сравнивать данные с двух разных точек зрения.
От влажного мира к замерзшей пустыне: история потерь
Геологические данные, включая древние русла рек и минералы, образовавшиеся в воде, указывают на то, что Марс когда-то поддерживал жидкую воду — а значит, обладал и более плотной атмосферой. Примерно 4 миллиарда лет назад Марс потерял свое глобальное магнитное поле — невидимый щит, защищающий планеты от солнечной радиации. Без этой защиты солнечный ветер постепенно разрушал атмосферу, сократив ее плотность до небольшой доли прежней.
Почему два спутника лучше, чем один
Предыдущие миссии, такие как Mars Global Surveyor, MAVEN и Emirates Mars Mission Hope, показали отсутствие глобального магнитного поля на Марсе, но также обнаружили пятнистые, локализованные магнитные «пузыри», встроенные в кору. Наличие только одного космического аппарата на орбите за раз ограничивало исследователей в наблюдении этих регионов отдельно, часто через несколько часов.
ESCAPADE преодолевает это ограничение, позволяя ученым «отслеживать, как эти регионы меняются в течение времени от двух минут до 30 минут», — объясняет Лиллис. Этот беспрецедентный уровень детализации позволит получить гораздо более полное понимание динамической системы, ответственной за потерю атмосферы.
План миссии: поэтапный подход
После прибытия в сентябре 2027 года спутники проведут около семи месяцев на тонкой настройке орбит, прежде чем летать в тандеме, напоминая «пару жемчужин на нитке» на высоте всего 100 миль (160 километров). После шести месяцев скоординированных наблюдений они разделятся и войдут на разные орбиты на пять месяцев. Это позволит создать трехмерную карту, детализирующую поток энергии и вещества между Марсом и солнечным ветром.
Инструменты для понимания
В течение примерно 11 месяцев научной эксплуатации ESCAPADE попытается ответить на три ключевых вопроса: форма магнитных пузырей Марса, взаимодействие солнечной энергии с ними и ее влияние на поток частиц в атмосфере. Каждый зонд, примерно размером с копировальный аппарат, оснащен набором взаимосвязанных инструментов, включая:
- Электростатические анализаторы (UC Berkeley) будут определять и измерять заряженные частицы, покидающие Марс.
- Магнитометр (NASA’s Goddard Space Flight Center) будет отслеживать силу и направление магнитного поля.
- Плазменные датчики (Embry-Riddle Aeronautical University) будут анализировать свойства плазмы.
- Студенческие камеры (Northern Arizona University) будут снимать изображения Марса, потенциально раскрывая взгляды на таинственные зеленые сияния.
Уникальный маршрут к Марсу
ESCAPADE использует уникальный маршрут к Марсу, сначала направляясь к точке Лагранжа — «сладкой точке» гравитации между Землей и Солнцем — примерно на год, прежде чем в 2026 году разогнаться к Красной планете. Этот более длительный и гибкий подход может снизить зависимость от узких возможностей запуска к Марсу, которые происходят каждые два года.
Более широкие последствия для исследований и за их пределами
Понимание взаимодействия солнечной радиации с ионосферой Марса — верхним слоем его атмосферы — имеет важное значение для будущего освоения человеком. Радиоволны могут отражаться от ионосферы Марса, обеспечивая связь за горизонтом. Кроме того, результаты миссии могут предоставить ключи к потенциальному существованию подповерхностной воды, как указывают недавние сейсмические данные с посадочного модуля InSight NASA, и поддержать будущее заселение человеком.
«Определенно будет непросто создать поселение человека на Марсе», — заключает Лиллис. «Но, вы знаете, люди стойкие, верно?»
