Тяньвэнь-1

Тяньвэнь-1 — это первая автономная миссия Китайской Народной Республики по исследованию Марса, включающая орбитальный аппарат, посадочную платформу и марсоход. Название миссии переводится с китайского как «Вопросы к небу» и отсылает к одноимённой поэме древнекитайского поэта Цюй Юаня. Запуск состоялся 23 июля 2020 года с космодрома Вэньчан с помощью ракеты-носителя «Чанчжэн-5». Миссия стала первой в мире, в ходе которой в рамках одного запуска были успешно выведены на орбиту Марса, совершены посадка и начато передвижение по поверхности планеты.

История и цели

Предпосылки

Китайская космическая программа начала активное освоение дальнего космоса в 2010-х годах. После успешных лунных миссий «Чанъэ» (включая посадку на обратной стороне Луны) в 2016 году было объявлено о начале подготовки к марсианской экспедиции. Проект получил название «Тяньвэнь-1» как часть серии «Тяньвэнь» — долгосрочной программы по исследованию планет Солнечной системы.

Запуск и перелёт

Запуск состоялся в рамках стартового окна 2020 года, когда расстояние между Землёй и Марсом было минимальным. Ракета-носитель «Чанчжэн-5» (CŽ-5) стартовала 23 июля 2020 года. После отделения от ракеты аппарат массой около 5 тонн направился к Марсу по гомановской траектории. Перелёт длился около 7 месяцев. 10 февраля 2021 года «Тяньвэнь-1» успешно вышел на орбиту Марса, став вторым китайским аппаратом (после спутника «Инхо-1», запущенного в 2011 году в составе российской миссии «Фобос-Грунт»), достигшим Красной планеты.

Посадка

Посадка была запланирована на равнине Утопия (лат. Utopia Planitia) — крупном ударном бассейне в северном полушарии Марса. 14 мая 2021 года посадочная платформа с марсоходом отделилась от орбитального аппарата и начала спуск. Посадка осуществлялась по трёхэтапной схеме: аэродинамическое торможение в атмосфере, раскрытие парашюта и включение тормозных двигателей на финальном этапе. Аппарат успешно приземлился в заданном районе, став первым китайским космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на Марсе.

Устройство миссии

Орбитальный аппарат

Орбитальный аппарат «Тяньвэнь-1» выполняет функции ретранслятора связи между марсоходом и Землёй, а также проводит дистанционное зондирование Марса. Его научная полезная нагрузка включает:

• Камеру среднего разрешения (MoRIC) для съёмки поверхности с разрешением до 100 метров на пиксель.
• Камеру высокого разрешения (HiRIC) с разрешением до 0,5 метра на пиксель.
• Марсианский орбитальный магнитометр (MOMAG) для изучения магнитного поля планеты.
• Марсианский минералогический спектрометр (MMS) для анализа состава поверхности.
• Радар для подповерхностного зондирования (MOSIR) для поиска водяного льда.
• Анализатор ионов и нейтральных частиц (MINPA) для изучения верхней атмосферы.

Посадочная платформа

Посадочная платформа обеспечила доставку марсохода на поверхность и после посадки выполняла функции метеостанции. Она оснащена камерами для съёмки места посадки и датчиками для измерения температуры, давления и скорости ветра. Платформа работала в течение нескольких месяцев после посадки, передавая данные на орбитальный аппарат.

Марсоход «Чжужун»

Марсоход получил название «Чжужун» в честь бога огня из древнекитайской мифологии. Это шестиколёсный аппарат массой около 240 кг, оснащённый солнечными батареями. Он предназначен для передвижения по поверхности Марса и проведения научных исследований. Научная полезная нагрузка марсохода включает:

• Навигационные камеры (NaCam) и мультиспектральные камеры (MSCam) для съёмки окружающей местности.
• Марсианский рентгеновский спектрометр (MarSCoDe) для анализа элементного состава горных пород.
• Лазерный спектрометр (LIBS) для дистанционного определения состава пород.
• Магнитометр (RoMAG) для измерения магнитного поля на поверхности.
• Метеорологический прибор (MCS) для измерения температуры, давления, влажности и скорости ветра.
• Радар для подповерхностного зондирования (RoPeR) для поиска водяного льда на глубине до 100 метров.

Научные результаты

Геология и минералогия

Марсоход «Чжужун» исследовал район равнины Утопия, который, по данным орбитальных наблюдений, мог содержать следы древних водных отложений. Анализ спектров показал наличие гидратированных минералов, что свидетельствует о том, что в прошлом в этом районе могла существовать жидкая вода. Радар подповерхностного зондирования выявил следы подземных структур, интерпретируемых как древние русла рек или озёрные отложения.

Атмосфера и климат

Метеорологические приборы марсохода и орбитального аппарата собрали данные о сезонных изменениях температуры, давления и пылевых бурях. Было отмечено, что атмосферное давление в районе посадки колеблется от 6 до 10 гектопаскалей, а температура может опускаться до -100 °C ночью и подниматься до -20 °C днём.

Магнитное поле

Магнитометры на орбитальном аппарате и марсоходе позволили составить карту остаточного магнитного поля Марса. В районе равнины Утопия было зафиксировано слабое магнитное поле, что указывает на то, что эта область могла быть частью древнего южного полушария с сохранившейся коровой магнетизацией.

Хронология миссии

• 23 июля 2020 года — запуск с космодрома Вэньчан.
• 10 февраля 2021 года — выход на орбиту Марса.
• 14 мая 2021 года — посадка посадочной платформы с марсоходом.
• 22 мая 2021 года — марсоход «Чжужун» начал движение по поверхности.
• 2022–2023 годы — продолжение научных исследований, сбор данных о геологии, климате и магнитном поле.
• 2024 год — миссия официально завершена, но орбитальный аппарат продолжает работу в качестве ретранслятора.

Значение и влияние

Научное значение

«Тяньвэнь-1» стал первой китайской миссией, которая одновременно провела орбитальные и наземные исследования Марса. Полученные данные дополнили информацию, собранную американскими и европейскими миссиями, и позволили уточнить модели геологической эволюции Красной планеты. Особенно ценными оказались данные о подповерхностных структурах в районе равнины Утопия, которые ранее не были детально изучены.

Технологическое значение

Миссия продемонстрировала способность Китая самостоятельно выполнять сложные межпланетные операции: запуск, перелёт, выход на орбиту, посадку и передвижение по поверхности. Это стало важным шагом в развитии китайской космической программы и подготовило почву для будущих миссий, включая доставку образцов марсианского грунта (проект «Тяньвэнь-3»).

Международное значение

Хотя миссия была полностью национальной, Китай выразил готовность к сотрудничеству в области обработки и интерпретации данных. В 2023 году часть данных с орбитального аппарата была открыта для международного научного сообщества.

Критика и ограничения

Некоторые западные эксперты отмечали, что научная полезная нагрузка «Тяньвэнь-1» уступает по сложности и разнообразию приборам американских марсоходов (например, «Perseverance» или «Curiosity»). В частности, отсутствие возможности бурения и анализа образцов in situ ограничило возможности поиска органических соединений. Кроме того, марсоход «Чжужун» проработал на поверхности около 350 солов (марсианских суток), что меньше запланированного срока (1 марсианский год, около 687 земных суток), из-за проблем с накоплением пыли на солнечных батареях.

Источники

• Китайское национальное космическое управление (CNSA) — официальные пресс-релизы и технические отчёты.
• Nature Astronomy — статья «Tianwen-1: China’s first Mars mission» (2021).
• Science — статья «The Tianwen-1 mission: China’s first Mars exploration» (2022).
• NASA Mars Exploration Program — данные о миссии и результатах.
• Российская академия наук — обзорные статьи по китайской космической программе.