« Бигль -2» — это неработающий британский спускаемый аппарат на Марс , который был доставлен в рамках миссии «Марс-Экспресс» Европейского космического агентства в 2003 году . Планировалось провести астробиологическую миссию, которая будет искать доказательства прошлой жизни на Марсе.
Космический корабль был успешно запущен с корабля «Марсианский экспресс» 19 декабря 2003 года и должен был приземлиться на поверхность Марса 25 декабря. ЕКА, однако, не получило никакого сообщения от спускаемого аппарата в ожидаемое время приземления на Марс и объявило миссию проигранной в феврале 2004 года после многочисленных попыток связаться с космическим кораблем. [5]
Судьба « Бигля -2 » оставалась загадкой до января 2015 года, когда он был обнаружен на поверхности Марса на серии изображений, сделанных камерой НАСА Mars Reconnaissance Orbiter HiRISE . [6] [7] На изображениях видно, что он приземлился благополучно, но две из четырех солнечных панелей не развернулись, заблокировав антенну связи космического корабля.
«Бигль -2» назван в честь HMS Beagle , корабля, на котором натуралист Чарльз Дарвин совершил кругосветное путешествие.
Beagle 2 был задуман группой британских ученых во главе с профессором Колином Пиллинджером из Открытого университета в сотрудничестве с Университетом Лестера . Проект был спроектирован и разработан несколькими британскими учеными и компаниями. [8] Название космического корабля отражает его цель поиска признаков прошлой или настоящей жизни на Марсе . [9] По словам Пиллинджера:
«HMS Beagle был кораблем, который взял [Чарльза] Дарвина в его кругосветное путешествие в 1830-х годах и привел к тому, что наши знания о жизни на Земле совершили настоящий квантовый скачок. Мы надеемся, что « Бигль-2» сделает то же самое с жизнью на Марсе. " [ нужна цитата ]
Эллипс размером 50 на 8 километров (31,1 на 5,0 миль) с центром на 11 ° 32' с.ш., 90 ° 30' в.д. / 11,53 ° с.ш., 90,50 ° в.д. / 11,53; В качестве места приземления было выбрано 90:50 на равнине Исидис , огромном плоском осадочном бассейне , который лежит на границе между древним нагорьем и северными равнинами Марса. [9] Ожидалось, что посадочный модуль проработает около 180 дней, и считалось возможным продление миссии до одного марсианского года (687 земных дней). Задачи спускаемого аппарата «Бигль-2» заключались в том, чтобы охарактеризовать геологию , минералогию , геохимию и степень окисления физических свойств атмосферы и приземных слоев места посадки; собирать данные о марсианской метеорологии и климате ; и искать биосигнатуры .
Главный исследователь Колин Пиллинджер создал консорциум для проектирования и строительства Beagle 2 . Основными членами и их первоначальными обязанностями были: [10]
Astrium взяла на себя ответственность за управление программой, а Лестер взял на себя ответственность за управление миссией, которое включало подготовку к операции после запуска и центр управления операциями. [ нужна цитата ]
Стремясь 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 мишень), предназначенная для калибровки камер и спектрометров «Бигля-2 » после приземления, была нарисована Дэмиеном Херстом . [ нужна цитата ]
Центр управления операциями посадки (LOCC), из которого должно было управляться космическим кораблем, располагался в Национальном космическом центре в Лестере и был виден публике, посещающей центр. Центр управления включал операционные системы для управления Beagle 2 , инструменты анализа для инженерной обработки 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 посадочного модуля. GTM почти постоянно использовался для проверки инженерных и научных команд, отработки последовательности приземления и проверки бортового программного обеспечения. [13]
Посадочный модуль Beagle 2 финансировался в рамках партнерского соглашения с участием Открытого университета, EADS-Astrium, DTI, Совета по исследованиям в области физики элементарных частиц и астрономии (PPARC), Управления науки и технологий и ЕКА. Финансирование также поступило от Национального центра космических наук и Фонда Wellcome. Британские главные исследователи проекта «Бигль-2» прибыли из Открытого университета (пакет газового анализа), Лестерского университета (датчики окружающей среды и рентгеновский спектрометр) и Лаборатории космических наук Малларда (системы визуализации).
— ЕКА [14]
Бюджет держится в секрете, но, по оценкам, в 2004 году он составлял от 30 до 50 миллионов фунтов стерлингов , что по тогдашнему обменному курсу составляло около 43–71 миллиона евро или 54–89 миллионов долларов США . [15] Журнал New Scientist сообщил о бюджете «Бигля-2» в 40 миллионов фунтов стерлингов , [16] а другое издание сообщило о 50 миллионах фунтов стерлингов . [5] Известно, что некоторые работы были пожертвованы или выполнены за плату. [5]
Beagle 2 имеет роботизированную руку, известную как верстак с регулируемой полезной нагрузкой (PAW), который был спроектирован так, чтобы выдвигаться после приземления. Длина руки в полностью выдвинутом состоянии составляет 109 см (43 дюйма), а до ближайших камней она может достигать около 70 см (28 дюймов). PAW содержит пару стереоскопических камер, микроскоп с разрешением 6 микрометров , мессбауэровский спектрометр , рентгеновский спектрометр , дрель для сбора образцов горных пород и прожектор.
Образцы горных пород должны были быть переданы PAW в масс-спектрометр и газовый хроматограф в корпусе спускаемого аппарата. Пакет газового анализа (GAP) должен был измерять относительные пропорции изотопов углерода и метана . Поскольку считается, что углерод является основой всей жизни, эти показания могли бы выявить, содержат ли образцы остатки живых организмов. Атмосферный метан — еще один признак существующей жизни, хотя источником могут быть и геологические процессы.
Beagle 2 оснащен небольшим инструментом для извлечения образцов под названием Planetary Undersurface Tool или PLUTO (по прозвищу «крот»), который мог бы быть задействован роботизированной рукой. PLUTO имеет механизм сжатой пружины, который был разработан для того, чтобы позволить ему перемещаться по поверхности со скоростью 20 мм в секунду и зарываться в землю, собирая образец недр в полости на его кончике. PLUTO прикреплен к посадочному аппарату с помощью 3-метрового силового кабеля, который можно 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 на петлях и открывается, открывая внутреннюю часть корабля, в которой находится УВЧ- антенна, роботизированный манипулятор длиной 0,75 м (2,5 фута) и научное оборудование. В основном корпусе также находятся аккумулятор, средства связи, электроника, центральный процессор, нагреватели, дополнительная полезная нагрузка, а также датчики радиации и окисления. Сама крышка должна была раскрыться, чтобы обнажить четыре дискообразных солнечных батареи . Пакет посадочного модуля, включая тепловой экран, парашюты и подушки безопасности, при запуске имел массу 69 кг (152 фунта), но при приземлении посадочный модуль весил всего 33,2 кг (73 фунта).
Наземный сегмент [ необходимы разъяснения ] был получен из программного ядра Европейского космического агентства, известного как SCOS2000. Учитывая низкую стоимость миссии, управляющее программное обеспечение было первым в своем роде, разработанным на портативном компьютере. [ нужна цитата ]
Марс-Экспресс был запущен с космодрома Байконур 2 июня 2003 года [12] в 17:45 UTC . Первоначально «Бигль-2» был установлен на верхней палубе орбитального корабля «Марс-Экспресс» Европейского космического агентства. [12] Он был выпущен с орбитального аппарата по баллистической траектории в сторону Марса 19 декабря 2003 года. « Бигль-2» находился на инерционном курсе в течение шести дней после запуска и вошел в марсианскую атмосферу на скорости около 20 000 км/ч (12 000 миль в час). Ожидаемая посадка состоялась в 2:54 UT 25 декабря. Посадочный модуль был защищен от высокой температуры при входе в систему теплозащитным экраном , покрытым NORCOAT, абляционным материалом производства EADS . По оценкам, сжатие марсианской атмосферы и излучение горячего газа 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 столкновении с поверхностью. Посадка произошла примерно в 02:45 UTC 25 декабря 2003 года.
После анализа изображений, полученных в 2015 году, было предположено, что после приземления мешки сдулись и верхняя часть посадочного модуля открылась. Эти изображения показывают, что были задействованы максимум две из четырех солнечных панелей. Сигнал должен был быть отправлен в «Марс-Экспресс» после приземления, а на следующее (по местному времени) утро — еще один, чтобы подтвердить, что « Бигль-2» пережил приземление и первую ночь на Марсе. Затем предполагалось сделать панорамное изображение площадки приземления с помощью стереокамеры и выдвижного зеркала, после чего посадочный рычаг должен был быть выпущен. Посадочный модуль должен был выкопать образцы, которые будут помещены в инструменты для изучения, а «крот» должен был быть развернут, ползая по поверхности на расстояние около 3 метров (9,8 футов) от посадочного модуля и зарываясь под камнями, чтобы собрать образцы почвы для анализа.
Британское правительство потратило более 22 миллионов фунтов стерлингов ( 40 миллионов долларов США ) на «Бигль-2» , а остальные 44 миллиона фунтов стерлингов ( 80 миллионов долларов США ) поступили от частного сектора. [18]
Хотя корабль «Бигль-2» успешно вылетел из «Марсианского экспресса» , подтверждения успешной посадки не последовало. Оно должно было произойти 25 декабря 2003 года, когда «Бигль-2» должен был связаться с космическим кораблем НАСА «Марсианская Одиссея» 2001 года . В последующие дни телескоп Ловелла в Джодрелл-Бэнк не смог уловить сигнал от «Бигля-2» . Команда заявила, что «все еще надеется» найти успешный ответный сигнал.
В течение января и февраля 2004 года предпринимались попытки связаться с «Биглем-2» с помощью Mars Express . Первый из них произошел 7 января 2004 года. Хотя звонки делались регулярно, надежда была возложена на то, что связь произошла 12 января, когда « Бигль-2» был заранее запрограммирован на ожидание пролета над головой зонда «Марс-Экспресс» , и 2 февраля, когда Зонд должен был использовать последний резервный режим связи — автоматическую передачу. Никакой связи с Beagle 2 так и не было установлено , который был объявлен потерянным 6 февраля 2004 года Правлением Beagle 2 . 11 февраля ЕКА объявило, что будет проведено расследование аварии « Бигля-2» . [14] Комиссия по расследованию не смогла найти конкретных причин провала расследования и перечислила правдоподобные причины в отчете, опубликованном 24 августа 2004 года. [12]
20 декабря 2005 года Пиллинджер опубликовал специально обработанные изображения Mars Global Surveyor , которые показали, что «Бигль-2» приземлился в кратере на месте посадки на равнине Исидис. [19] Утверждалось, что на размытых изображениях основное место падения было видно в виде темного пятна, а недалеко от него находился « Бигль-2» , окруженный спущенными подушками безопасности и с выдвинутыми солнечными панелями. [20] Камера HiRISE Марсианского разведывательного орбитального аппарата сфотографировала эту местность в феврале 2007 года и показала, что кратер пуст. [21]
Пиллинджер предположил [22] более высокий, чем ожидалось, уровень пыли в марсианской атмосфере, которая улавливает тепло, заставляет ее расширяться и уменьшать плотность, поэтому парашюты не могут достаточно замедлить спуск зонда. Это может привести к слишком жесткой посадке, что приведет к повреждению или разрушению зонда. В то время был выдвинут ряд других гипотез неудач. [23] Если бы марсианская атмосфера оказалась тоньше, чем ожидалось, эффективность парашюта снизилась бы и, следовательно, заставила бы посадочный модуль удариться о поверхность с достаточной скоростью, чтобы уничтожить ее. [23] Также рассматривалась турбулентность в атмосфере, которая может повлиять на парашют. [23]
Неудачи в миссиях на Марс — обычное дело. По состоянию на 2010 год из 38 попыток запуска достичь планеты только 19 оказались успешными. [ нужна цитата ] Неудачи иногда неофициально называют « марсианским проклятием» . [24]
В мае 2004 года отчет комиссии по расследованию « Бигля-2» был представлен ЕКА и министру науки Великобритании лорду Сейнсбери . [25] Первоначально полный отчет не был опубликован по соображениям конфиденциальности, но список из 19 рекомендаций был обнародован.
Дэвид Саутвуд , директор по науке ЕКА, представил четыре сценария возможных неудач: [26]
Кроме того, дальнейшие сценарии оказались правдоподобными и соответствовали имеющимся данным:
В феврале 2005 года, после комментариев Специального комитета Палаты общин по науке и технологиям, отчет был обнародован, и Лестерский университет 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 Марсианский разведывательный орбитальный аппарат сфотографировал остатки спускаемого аппарата: на фотографиях видно, что зонд благополучно приземлился и начал свою работу, развернув некоторые солнечные панели, прежде чем отказ на земле помешал полному развертыванию всех панелей; это не позволило бортовой антенне, спрятанной под последней солнечной панелью, получить видимость для любого орбитального корабля, что сделало невозможным любую форму связи с посадочным модулем и привело к потере миссии. Этот статус подробно описан ниже.
Местоположение «Бигля-2» на Марсе было неизвестно с конца 2003 до начала 2015 года. 16 января 2015 года, более чем через одиннадцать лет после его гибели и через восемь месяцев после смерти Колина Пиллинджера, [28] источники новостей подтвердили, что марсианский разведывательный орбитальный аппарат НАСА обнаружил местонахождение спутника «Бигль-2» на Марсе. посадочный модуль, [6] [7] [29] , который лежит на поверхности Isidis Planitia на 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 зоны приземления. [8]
26 апреля 2016 года новые методы компьютерного зрения объединили несколько новых изображений вместе, чтобы создать вид посадочного модуля. [32] Метод под названием «Восстановление сверхразрешения» (SRR) позволяет улучшить разрешение за счет получения нескольких изображений и их интенсивной обработки. [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 показывает, что зонд находится на поверхности и частично развернут в ожидаемой зоне приземления, а рядом находятся объекты, которые были интерпретированы как его парашют и задняя крышка. Хотя возможны несколько интерпретаций изображения, все они связаны с неполным раскрытием солнечных панелей зонда. На изображениях видно, что один из «лепестков», на которых установлены солнечные панели посадочного модуля, не открылся полностью, что не позволило развернуть его радиоантенну и заблокировало связь. [6] [7] [29] [34] Поскольку антенна зонда находится под последней панелью, в такой конфигурации он не смог бы осуществлять передачу или прием, поэтому посадочный модуль невозможно было бы восстановить, даже если бы его системы все еще работали. . Возможные сценарии отказа включают механическое повреждение при приземлении, засорение механизма раскрытия и блокирование панелей подушкой безопасности.
По данным ЕКА, через одиннадцать лет после приземления; [5] « Бигль-2 добрался до поверхности. Это подтверждает подход команды инженеров к посадке на Марс». [5] На пресс-конференции в Лондоне Великобритания отметила; « Бигль-2 больше не потерян». [35] В обзорах потерянных миссий на Марс обычно упоминается «Бигль-2» и его повторное открытие. [36]
После того, как «Бигль-2» был найден, по-видимому, неповрежденным и с несколькими развернутыми солнечными панелями, события, последовавшие за его приземлением, были пересмотрены. [5] Поскольку ранний этап миссии работал на энергии химических батарей , вполне возможно, что твердотельная память посадочного модуля (SSMM) записала некоторые данные, даже если он не мог получить полную мощность от своих солнечных панелей. [5] Возможно, в конечном итоге данные удастся получить. [5] [37] Исследование показало, что «Бигль-2» , возможно, перешел в заранее запрограммированный режим наземных операций и собрал данные после приземления, но не передал их, или передача была заблокирована закрытой панелью. [37] [38]
Дальнейшее использование некоторых особенностей конструкции миссии Beagle 2 было предложено для других концепций миссий: [39]
Крот PLUTO с корабля Beagle 2 был отмечен при разработке пакета теплового потока и физических свойств InSight (HP3), инструмента, который также использует самокопающуюся руку. [41]
Кликабельное изображение: при нажатии на метки откроется новая статья.Результаты MGCM используются для характеристики крупномасштабных атмосферных полей за время основной миссии (около 180 сол; до L
s
≈ 51).
(архивная копия)
