Beagle 2 — неработающий британский марсианский посадочный модуль , который был доставлен Европейским космическим агентством в рамках миссии Mars Express в 2003 году . Он был предназначен для проведения астробиологической миссии по поиску доказательств существования жизни на Марсе в прошлом.
Космический аппарат был успешно запущен с Mars Express 19 декабря 2003 года и должен был приземлиться на поверхность Марса 25 декабря. Однако ЕКА не получило никакой связи от посадочного модуля в ожидаемое время посадки на Марс и объявило миссию потерянной в феврале 2004 года после многочисленных попыток связаться с космическим аппаратом. [5]
Судьба Beagle 2 оставалась загадкой до января 2015 года, когда он был обнаружен на поверхности Марса на серии снимков, сделанных камерой HiRISE аппарата Mars Reconnaissance Orbiter НАСА . [ 6] [7] На снимках было видно, что аппарат благополучно приземлился, но две из четырех его солнечных панелей не раскрылись, заблокировав антенну связи космического корабля.
Beagle 2 назван в честь корабля HMS Beagle , на котором натуралист Чарльз Дарвин совершил кругосветное путешествие.
Beagle 2 был задуман группой британских учёных во главе с профессором Колином Пиллингером из Открытого университета в сотрудничестве с Университетом Лестера . Проект был разработан и разработан несколькими британскими учёными и компаниями. [8] Название космического корабля отражает его цель — поиск признаков прошлой или настоящей жизни на Марсе . [9] По словам Пиллингера:
«HMS Beagle был кораблем, на котором [Чарльз] Дарвин совершил кругосветное путешествие в 1830-х годах и который позволил нам совершить настоящий квантовый скачок в знаниях о жизни на Земле. Мы надеемся, что Beagle 2 сделает то же самое для жизни на Марсе». [ необходима цитата ]
В качестве места посадки был выбран эллипс размером 50 на 8 километров (31,1 на 5,0 миль) с центром в точке с координатами 11°32′N 90°30′E / 11,53°N 90,50°E / 11,53; 90,50 на Isidis Planitia , огромном плоском осадочном бассейне , который покрывает границу между древними нагорьями и северными равнинами Марса. [9] Ожидалось, что посадочный модуль будет работать около 180 дней, и считалось возможным продление миссии до одного марсианского года (687 земных дней). Целями посадочного модуля Beagle 2 были: охарактеризовать геологию места посадки , минералогию , геохимию и состояние окисления физических свойств атмосферы и поверхностных слоев; собрать данные о марсианской метеорологии и климате ; и найти биосигнатуры .
Главный исследователь Колин Пиллинджер создал консорциум для проектирования и строительства Beagle 2. Основные члены и их первоначальные обязанности были следующими: [10]
Astrium взяла на себя ответственность за управление программой, а Leicester взяла на себя ответственность за управление миссией, что включало подготовку к операциям после запуска и центр управления операциями. [ необходима цитата ]
В попытке популяризировать проект и получить финансовую поддержку, его дизайнеры искали и получили одобрение и участие британских художников. Позывной миссии был составлен группой Blur , [12] а «тестовая карта» (калибровочная целевая пластина), предназначенная для калибровки камер и спектрометров Beagle 2 после посадки, была нарисована Дэмиеном Херстом . [ необходима цитата ]
Центр управления операциями спускаемого аппарата (LOCC), из которого должен был управляться космический аппарат, находился в Национальном космическом центре в Лестере и был виден публике, посещавшей центр. Центр управления включал операционные системы для управления Beagle 2 , инструменты анализа для обработки инженерной и научной телеметрии, инструменты виртуальной реальности для подготовки последовательностей действий, системы связи и модель наземных испытаний (GTM). GTM состоял из сборок систем Beagle 2 , собранных вместе, чтобы обеспечить полный набор электроники спускаемого аппарата. GTM использовался почти непрерывно для проверки инженерных и научных команд, репетиции последовательности посадки и проверки бортового программного обеспечения. [13]
Посадочный модуль Beagle 2 финансировался через партнерское соглашение с участием Открытого университета, EADS-Astrium, DTI, Совета по исследованиям физики элементарных частиц и астрономии (PPARC), Управления по науке и технологиям и ЕКА. Финансирование также осуществлялось Национальным центром космических наук и Фондом Wellcome. Главные исследователи Beagle 2 в Великобритании представляли Открытый университет (пакет анализа газа), Университет Лестера (датчики окружающей среды и рентгеновский спектрометр) и Лабораторию космических наук Малларда (системы визуализации).
— ЕКА [14]
Бюджет секретен, но в 2004 году его оценивали в сумму от 30 до 50 миллионов фунтов стерлингов , что по тогдашнему обменному курсу составило бы около 43–71 миллиона евро или 54–89 миллионов долларов США . [15] Журнал New Scientist сообщил о бюджете в 40 миллионов фунтов стерлингов для Beagle 2 , [16] а другое издание сообщило о 50 миллионах фунтов стерлингов . [5] Известно, что часть работы была пожертвована или выполнена по себестоимости. [5]
Beagle 2 имеет роботизированную руку, известную как Payload Adjustable Workbench (PAW), которая была разработана для выдвижения после приземления. Длина руки составляет 109 см (43 дюйма) в полностью выдвинутом состоянии, и она может достигать около 70 см (28 дюймов) ближайших камней. PAW содержит пару стереоскопических камер, микроскоп с разрешением 6 микрометров , мессбауэровский спектрометр , рентгеновский спектрометр , дрель для сбора образцов горных пород и точечную лампу.
Образцы горных пород должны были быть переданы PAW в масс-спектрометр и газовый хроматограф в корпусе посадочного модуля. Пакет анализа газа (GAP) должен был измерить относительные пропорции изотопов углерода и метана . Поскольку углерод считается основой всей жизни, эти показания могли бы показать, содержат ли образцы остатки живых организмов. Атмосферный метан является еще одним признаком существующей жизни, хотя геологические процессы также могут быть источником.
Beagle 2 оснащен небольшим инструментом для извлечения образцов под названием Planetary Undersurface Tool или PLUTO (прозванный кротом), который должен был быть развернут роботизированной рукой. PLUTO имеет механизм сжатой пружины, который был разработан, чтобы позволить ему перемещаться по поверхности со скоростью 20 мм в секунду и зарываться в землю, собирая подповерхностный образец в полости на своем кончике. PLUTO прикреплен к посадочному модулю 3-метровым (9,8 фута) силовым кабелем, который можно было использовать в качестве лебедки для доставки образца обратно на посадочный модуль. Он мог зарываться на глубину до 1,5 метра (4,9 фута). [3]
Посадочный модуль имеет форму неглубокой чаши диаметром 1 м (39,4 дюйма) и глубиной 0,25 м (9,8 дюйма). Крышка посадочного модуля откидывается и открывается, открывая внутреннюю часть корабля, в которой находится антенна УВЧ , роботизированная рука длиной 0,75 м (2,5 фута) и научное оборудование. Основной корпус также содержит аккумулятор, телекоммуникации, электронику, центральный процессор, нагреватели, дополнительные элементы полезной нагрузки, а также датчики радиации и окисления. Сама крышка должна была развернуться, чтобы обнажить четыре дискообразные солнечные батареи . Комплект посадочного модуля, включая тепловой экран, парашюты и подушки безопасности, имел массу 69 кг (152 фунта) при запуске, но при посадке посадочный модуль весил всего 33,2 кг (73 фунта).
Наземный сегмент [ необходимо уточнение ] был получен из программного ядра Европейского космического агентства, известного как SCOS2000. В соответствии с низкой стоимостью миссии, программное обеспечение управления было первым в своем роде, разработанным на ноутбуке. [ необходимо цитирование ]
Mars Express был запущен с Байконура 2 июня 2003 года [12] в 17:45 UTC . Beagle 2 был первоначально установлен на верхней палубе орбитального аппарата Mars Express Европейского космического агентства .[ 12] Он был отсоединен от орбитального аппарата по баллистической траектории к Марсу 19 декабря 2003 года. Beagle 2 летел в течение шести дней после отсоединения и вошел в атмосферу Марса со скоростью около 20 000 км/ч (12 000 миль/ч). Его ожидаемая посадка была в 2:54 UT 25 декабря. Посадочный модуль был защищен от тепла при входе тепловым экраном , покрытым NORCOAT, абляционным материалом, произведенным EADS . Сжатие марсианской атмосферы и излучение горячего газа, по оценкам, привели к пиковой скорости нагрева около 100 Вт /см 2 .
После торможения в марсианской атмосфере парашюты раскрылись, и на высоте около 200 метров (660 футов) над поверхностью вокруг посадочного модуля надулись большие подушки безопасности, чтобы защитить его при ударе о поверхность. Посадка произошла около 02:45 UTC 25 декабря 2003 года.
После анализа снимков, полученных в 2015 году, было высказано предположение, что после приземления мешки сдулись, а верхняя часть посадочного модуля открылась. Эти снимки показывают, что были развернуты максимум две из четырех солнечных панелей. После приземления должен был быть отправлен сигнал на Mars Express , а еще один — на следующее (местное) утро, чтобы подтвердить, что Beagle 2 пережил посадку и первую ночь на Марсе. Затем предполагалось сделать панорамный снимок зоны посадки с помощью стереокамеры и выдвижного зеркала, после чего посадочный манипулятор должен был быть выпущен. Посадочный манипулятор должен был выкопать образцы, которые должны были быть помещены в инструменты для изучения, а «крот» должен был быть развернут, ползая по поверхности на расстояние около 3 метров (9,8 фута) от посадочного модуля и зарываясь под камни, чтобы собрать образцы почвы для анализа.
Британское правительство потратило более 22 миллионов фунтов стерлингов ( 40 миллионов долларов США ) на Beagle 2 , а оставшаяся часть общей суммы в 44 миллиона фунтов стерлингов ( 80 миллионов долларов США ) поступила из частного сектора. [18]
Хотя аппарат Beagle 2 успешно вылетел с Mars Express , подтверждения успешной посадки не последовало. Это должно было произойти 25 декабря 2003 года, когда Beagle 2 должен был связаться с космическим аппаратом NASA Mars Odyssey 2001 года . В последующие дни телескоп Ловелла в Джодрелл-Бэнк не смог поймать сигнал от Beagle 2. Команда заявила, что они «все еще надеются» найти успешный ответный сигнал.
В течение января и февраля 2004 года предпринимались попытки связаться с Beagle 2 с помощью Mars Express . Первая из них произошла 7 января 2004 года. Хотя звонки делались регулярно, надежда возлагалась на связь, которая состоится 12 января, когда Beagle 2 был заранее запрограммирован на ожидание пролета зонда Mars Express , и 2 февраля, когда зонд должен был прибегнуть к последнему резервному режиму связи, автоматической передаче. Связь с Beagle 2 так и не была установлена , и 6 февраля 2004 года Совет по управлению Beagle 2 объявил его потерянным . 11 февраля ЕКА объявило о проведении расследования неудачи Beagle 2. [14] Комиссия по расследованию не смогла найти конкретных причин неудачи зонда и перечислила вероятные причины в отчете, который они опубликовали 24 августа 2004 года. [12]
20 декабря 2005 года Пиллингер опубликовал специально обработанные изображения с Mars Global Surveyor , которые предполагали, что Beagle 2 приземлился в кратере на месте посадки на Isidis Planitia. [19] Утверждалось, что размытые изображения показывали основное место удара как темное пятно и, на небольшом расстоянии, Beagle 2, окруженный спущенными подушками безопасности и с выдвинутыми солнечными панелями. [20] Камера HiRISE аппарата Mars Reconnaissance Orbiter сделала снимок области в феврале 2007 года и показала, что кратер был пуст. [21]
Пиллинджер предположил [22] более высокий, чем ожидалось, уровень пыли в марсианской атмосфере, которая захватывает тепло, заставил ее расшириться и уменьшиться в плотности, поэтому парашюты не смогли достаточно замедлить спуск зонда. Это привело бы к тому, что посадка была бы слишком жесткой, повредив или уничтожив зонд. В то время было выдвинуто несколько других гипотез неудачи. [23] Если бы марсианская атмосфера была тоньше, чем ожидалось, эффективность парашюта была бы снижена, и, следовательно, привела бы к тому, что посадочный модуль ударился бы о поверхность с достаточной скоростью, чтобы разрушить ее. [23] Также была исследована турбулентность в атмосфере, которая могла бы повлиять на парашют. [23]
Неудачи в миссиях на Марс — обычное дело. По состоянию на 2010 год из 38 попыток запуска с целью достичь планеты только 19 были успешными. [ необходима цитата ] Неудачи иногда неофициально называют Марсианским проклятием . [24]
В мае 2004 года отчет Комиссии по расследованию инцидента с Beagle 2 был представлен ЕКА и министру науки Великобритании лорду Сейнсбери . [25] Первоначально полный отчет не был опубликован по соображениям конфиденциальности, но общественности был представлен список из 19 рекомендаций.
Дэвид Саутвуд , директор по науке ЕКА, представил четыре сценария возможных неудач: [26]
Кроме того, другие сценарии представляются правдоподобными и соответствующими имеющемуся массиву данных:
В феврале 2005 года после комментариев Комитета по науке и технологиям Палаты общин отчет был обнародован, а Университет Лестера независимо опубликовал подробный отчет о миссии, включая возможные виды отказов и «извлеченные уроки». [27]
Все вышеперечисленные гипотезы были опровергнуты в 2015 году после того, как аппарат Mars Reconnaissance Orbiter сфотографировал остатки посадочного модуля: на снимках видно, что зонд благополучно приземлился и начал свою работу, развернув некоторые из солнечных панелей, прежде чем наземный сбой помешал полному развертыванию всех панелей; это помешало бортовой антенне, спрятанной под последней солнечной панелью, стать видимой для любого орбитального модуля, что сделало любую форму связи с посадочным модулем невозможной и привело к потере миссии. Этот статус подробно описан ниже.
Местоположение Beagle 2 на Марсе было неизвестно с конца 2003 года по начало 2015 года. 16 января 2015 года, спустя более одиннадцати лет после его потери и восьми месяцев после смерти Колина Пиллинджера, [28] новостные источники подтвердили, что Mars Reconnaissance Orbiter НАСА обнаружил посадочный модуль, [6] [7] [29] который лежит на поверхности Isidis Planitia в точке с координатами 11°31′44″N 90°25′53″E / 11.52879°N 90.43139°E / 11.52879; 90.43139 , [4] [30] [31] примерно в 5 км (3,1 мили) от запланированного центра его зоны посадки. [8]
26 апреля 2016 года новые методы компьютерного зрения объединили несколько новых изображений, чтобы создать вид на посадочный модуль. [32] Метод, называемый восстановлением сверхвысокого разрешения (SRR), позволяет улучшить разрешение, делая несколько изображений, а затем интенсивно обрабатывая их. [33] В то время на самых быстрых компьютерах требовалось до четырех дней, чтобы вычислить одно улучшенное изображение из пяти изображений размером 1000 на 2000 пикселей. [33]
Анализ изображений, по-видимому, показывает зонд на поверхности и частично развернутым в ожидаемой зоне посадки, с объектами, которые были интерпретированы как его парашют и задняя крышка поблизости. Хотя возможны несколько интерпретаций изображения, все они связаны с неполным развертыванием солнечных панелей зонда. Изображения показывают, что один из «лепестков», на которых установлены солнечные панели посадочного модуля, не раскрылся полностью, что не позволило развернуть его радиоантенну и заблокировало связь. [6] [7] [29] [34] Поскольку антенна зонда находится под последней панелью, она не смогла бы передавать или принимать данные в такой конфигурации, поэтому посадочный модуль не подлежал бы восстановлению, даже если бы его системы все еще работали. Возможные сценарии отказа включают механические повреждения во время посадки, засорение механизма развертывания и блокировку панелей подушкой безопасности.
Спустя одиннадцать лет после посадки ЕКА заявило: [5] « Beagle 2 добрался до поверхности. Это подтверждает правильность подхода инженерной группы к посадке на Марс». [5] На пресс-конференции в Лондоне UKSA отметило: « Beagle 2 больше не потерян». [35] В обзорах потерянных миссий на Марс обычно упоминается Beagle 2 и его повторное открытие. [36]
После того, как Beagle 2 был найден, по-видимому, неповрежденным и с некоторыми развернутыми солнечными панелями, события, последовавшие за его посадкой, были переоценены. [5] Поскольку ранняя фаза миссии работала на энергии химических батарей , возможно, что твердотельная массовая память посадочного модуля (SSMM) записала некоторые данные, даже если он не мог получить полную мощность от своих солнечных панелей. [5] В конечном итоге, возможно, будет возможно извлечь данные. [5] [37] Исследование показало, что Beagle 2 мог перейти в свой предварительно запрограммированный режим работы на поверхности и собирать данные после посадки, но не передавал их, или передача была заблокирована закрытой панелью. [37] [38]
Было предложено дальнейшее использование некоторых особенностей проекта миссии Beagle 2 для других концепций миссий: [39]
Крот PLUTO аппарата Beagle 2 был отмечен при разработке пакета теплового потока и физических свойств (HP3) аппарата InSight , инструмента, который также использует самозакапывающуюся руку. [41]
Кликабельное изображение: Нажатие на метки откроет новую статью.Результаты MGCM используются для характеристики крупномасштабных атмосферных полей в течение основной миссии (приблизительно 180 солов; до L
s
≈ 51).
(архивная копия)
