Mars Polar Lander: посадка и потеря связи¶

Mars Polar Lander — автоматическая межпланетная станция NASA, предназначенная для изучения полярных районов Марса и поиска водяного льда в грунте. Аппарат был запущен 3 января 1999 года в рамках программы Mars Surveyor, однако 3 декабря 1999 года связь с ним была утрачена на этапе посадки, что сделало миссию неудачной.

¶История и цели миссии

Проект Mars Polar Lander (MPL) стал частью обновлённой стратегии NASA по исследованию Марса, принятой после серии провалов в начале 1990-х годов. Программа Mars Surveyor предполагала серию относительно недорогих аппаратов, запускаемых в каждое стартовое окно. MPL разрабатывался в Лаборатории реактивного движения (JPL) и должен был дополнить успешную миссию Mars Pathfinder 1997 года.

Основными научными задачами станции являлись:

• анализ летучих веществ, прежде всего водяного льда, в приповерхностном слое реголита;
• изучение климатических циклов и сезонной динамики полярной шапки;
• наблюдение за погодой и атмосферными явлениями в приполюсной области;
• фотографирование района посадки с поверхности.

¶Конструкция и научное оборудование

Аппарат имел посадочную массу около 290 кг и был построен на базе платформы, аналогичной использовавшейся в миссии Mars Surveyor '98. Корпус станции был шестиугольной формы с тремя посадочными опорами. Энергоснабжение обеспечивалось двумя солнечными батареями, рассчитанными на работу в условиях полярной ночи.

Научный комплекс включал:

• манипулятор с ковшом для забора грунта (система MECA);
• камеру для стереоскопической съёмки поверхности;
• метеорологический датчик (температура, давление, ветер);
• лазерный альтиметр для контроля высоты при спуске;
• микрофон для записи звуков Марса — первый подобный эксперимент в истории.

Дополнительно на борту находились два пенетратора — ударные зонды Deep Space 2, которые должны были отделиться перед посадкой и вонзиться в грунт для анализа подповерхностного слоя. Они также не вышли на связь.

¶Хронология полёта и посадки

Запуск ракеты-носителя Delta II состоялся 3 января 1999 года с мыса Канаверал. Перелёт к Марсу занял около 11 месяцев. 3 декабря 1999 года станция достигла планеты и начала манёвр входа в атмосферу.

Схема посадки включала несколько этапов:

1. Торможение в атмосфере с использованием теплозащитного экрана.
2. Ввод парашюта на высоте около 8 км.
3. Отделение теплозащиты и включение доплеровского радара для определения высоты.
4. Сброс парашюта и включение двигателей мягкой посадки на высоте около 12 метров.

По данным телеметрии, все этапы до включения двигателей проходили штатно. Сигнал со станции прекратился в момент, когда аппарат должен был находиться на высоте около 40 метров над поверхностью. Последний кадр телеметрии был получен в 14:49 UTC.

¶Причины потери связи

Точная причина аварии долгое время оставалась предметом дискуссий. В 2000 году комиссия NASA под председательством Томаса Янга пришла к выводу, что наиболее вероятной причиной стал преждевременный отказ двигателей из-за ложного сигнала датчика касания.

Согласно отчёту, в программном обеспечении имелась ошибка: датчик, фиксирующий удар о поверхность при выпуске посадочных опор, мог генерировать ложный сигнал при раскрытии стоек шасси на высоте. Это привело бы к отключению двигателей примерно на 40 метров выше поверхности, после чего аппарат свободно упал бы и разбился.

Дополнительными факторами риска назывались:

• недостаточное финансирование и сокращение сроков испытаний;
• отсутствие сквозных тестов полной последовательности посадки;
• недоработка системы распознавания ложных сигналов.

¶Поиски аппарата и последствия

Попытки восстановить связь продолжались до середины января 2000 года, однако результатов не принесли. В 2005 году снимки, полученные орбитальным аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter, позволили предположительно идентифицировать место падения станции в районе кратера, однако окончательного подтверждения не последовало.

Провал MPL и пенетраторов Deep Space 2 стал вторым подряд неудачным проектом программы Mars Surveyor после потери орбитального аппарата Mars Climate Orbiter в сентябре 1999 года. Это привело к масштабному пересмотру подходов NASA к межпланетным миссиям: были ужесточены требования к тестированию, введены дополнительные этапы проверки программного обеспечения и создана система независимой экспертизы.

Опыт, полученный при разборе аварии, был использован при проектировании марсоходов Spirit и Opportunity, успешно севших на Марс в 2004 году, а также посадочного аппарата Phoenix, который в 2008 году подтвердил наличие водяного льда в полярном грунте — задачу, которую не успел выполнить Mars Polar Lander.