1997 m. Marso tyrimai

1997 m. buvo palankūs Marso stebėjimams, nes kovo 17 d. planeta buvo opozicijoje. Ypač vertingų Marso nuotraukų buvo gauta Hablo kosminiu teleskopu. Didžiausio dėmesio, žinoma, susilaukė stoties Pathfinder vizitas į Marsą. Praėjus 20 metų nuo paskutinės Marso ekspedicijos (Viking 2) į Marsą vėl nutūpė žmonių sukurta stotis. Ją sudarė du moduliai: tūptuvas ir važiuoklis Sojourner. Stotis buvo sumontuota tetraedro formos korpuse, kurį gaubė trys vainiklapių pavidalo Saulės baterijų plokštės. Prie vienos iš jų buvo pritvirtintas važiuoklis. Pagrindinė tūptuvo paskirtis buvo ryšio su Žeme ir važiuoklio operacijų palaikymas. Be to, jame buvo aparatūra paviršiaus nuotraukoms daryti ir meteorologinėms sąlygoms tyrinėti.

Stoties nutūpimui buvo pasirinkta didžiulė lyguma – Arėjo slėnis (Ares Vallis), esantis už 850 km į rytus nuo Viking 1 nutūpimo vietos. Tikslios nutūpimo vietos areografinės koordinatės yra 19°20′ šiaurės platumos ir 33°33′ vakarų ilgumos. Šis slėnis yra kadaise čia tekėjusios plačios upės dugnas. Jame turėtų būti randama įvairios kilmės akmenų ir grunto pavyzdžių.

Pathfinder nutūpė ant Marso 1997 m. liepos 4 d. Į leidimosi trajekto-riją kosminė stotis įskriejo ne iš Marso palydovo orbitos, kaip būdavo daroma ankstesnių skriejimų metu, o tiesiai iš trasos Žemė-Marsas. Po aerodina-minio stabdymo atmosferoje buvo išskleistas stabdantysis parašiutas ir pripūsta speciali oro pagalvė, kuri apgaubė stotį iš visų pusių. Ji turėjo sušvelninti stoties smūgius į Marso paviršių. Likus maždaug 20 m iki paviršiaus, stotis buvo atskirta nuo parašiuto ir laisvai nukrito į Marsą. Pirmasis smūgis į paviršių buvo gana stiprus: stotis trenkėsi į gruntą 18 m/s greičiu ir atšoko į 15 m aukštį. Oro pagalvė labai efektyviai slopino smūgius, ir stotis, atšokusi nuo paviršiaus apie 16 kartų, pagaliau sustojo. Tačiau stotis šokinėjo ne vienoje vietoje. Nuo pirmojo smūgio vietos ji nustryksėjo apie 1 km. Po to buvo išleistas iš pagalvės oras ir išskleisti Saulės baterijos vainiklapiai. Kai buvo įsitikinta, kad visi prietaisai veikia be sutrikimų, važiuoklis specialiu lieptu nuriedėjo ant Marso grunto ir pradėjo tyrimus.

Sojourner yra šešiaratis vežimėlis, kurio masė 11.5 kg, ilgis 63 cm, plotis 48 cm, aukštis 28 cm. Jame įrengta aparatūra Marso paviršiui fotografuoti bei gruntui tyrinėti. Važiuoklio darbą valdo operatorius iš Žemės. Nors buvo planuota, kad Sojourner veiks tik vieną savaitę, realiai jis veikė tris mėnesius. Nuo pat pirmųjų tyrinėjimo dienų gauta daugybė Marso paviršiaus nuotraukų, duomenų apie planetos atmosferą ir gruntą. Gauti duomenys dar ne vienerius metus bus analizuojami ir interpretuojami. Dabar galima kalbėti tik apie kai kuriuos pirminius tyrimų rezultatus.

Stoties gautos nuotraukos parodė, kad nusileidimo vietos kraštovaizdis labai panašus į “Vikingų” gautas Marso panoramas: tokia pat rausva smėlėta dykuma, nusėta įvairaus dydžio akmenimis. Kraštovaizdį paįvairina pietvakarių kryptimi maždaug už 1 km matomos dvi kalvos, pavadintos Tvinpyksu (Twin Peaks) ir šiaurės vakarų kryptimi už kelių metrų nuo platformos riogsantis didžiulis akmuo, pavadintas Jogiu (Yogi). (Pathfinder panoramoje matomiems didesniems akmenims ir kalneliams buvo suteikti įvairūs vardai.)

Pathfinder programos mokslininkai atkreipė dėmesį į panoramoje pastebėtas išgraužas, sąnašynus ir terasas. Jų nuomone, šios struktūros susiformavo ne per vieną, o per daugelį kartų vykusius potvynius. Tokius potvynius, kaip buvo minėta, gali sukelti staiga suaktyvėjusi vulkaninė veikla – iš ugnikalnių besiveržiantis karštis galėjo ištirpdyti požeminio ledo sluoksnius. Didelių potvynių metu suformuotose sąnašose turėtų būti labai įvairių uolienų. Arėjo slėnyje buvo tikimasi rasti vulkaninių ir nuosėdinių uolienų bei akmenų, išmestų iš smūginių kraterių.

Pathfinder nusileidimo vietoje grunto cheminė sudėtis bendrais bruožais panaši į Viking vietovės grunto sudėtį. Tačiau kai kurių elementų kiekis skiriasi. Pathfinder vietovėje yra daugiau aliuminio ir magnio, mažiau geležies, chloro, sieros. Pirmiausia buvo ištirti arčiausiai nutūpimo vietos buvę akmenys: Barnaklas Bilas (Barnacle Bill) ir Jogis (lokys iš vieno animacinio filmo). Buvo nustatyta, kad Barnaklas Bilas yra panašus į andezitą, uolieną, turinčią daug kvarco. Žemėje andezitai susidaro, kai vulkaninis karštis perlydo Žemės plutos gabalus. Tai reiškia, kad ankstyvojoje stadijoje Marsas buvo pakankamai gerai išsilydęs, kad galėtų susisluoksniuoti.

Jogis yra visai kitoks akmuo. Pirmiausia į akis krinta du spalvų tonai: priekinė jo pusė yra rausva, o užpakalinė – melsva. Priekinė akmens dalis yra bazaltinė uoliena. Tai gali būti išlydytos uolienos gabalas, išmestas iš netolimo smūginio kraterio. Marso smėlio mechaninių savybių tyrimai parodė, kad jis nepaprastai smulkus – smiltelių vidutinis skersmuo apie 0.05 mm (dalelės smulkesnės už talko miltelius).

Marse stebimi rožinio raudonumo saulėtekiai rodo, kad atmosferoje yra daug dulkių. Tai patvirtina ir atmosferos temperatūros matavimai, gauti stoties leidimosi metu. 20-60 km aukštyje atmosfera buvo 20°C šiltesnė negu prognozuota. Dar vienas atradimas yra staigūs ir dideli temperatūros ir slėgio kitimai dienos metu. Mokslininkai dar nežino šio reiškinio priežasčių.

Global Surveyor stoties pagrindinis uždavinys yra gauti detalias planetos paviršiaus nuotraukas. Ši kosminė stotis įskriejo į dirbtinio Marso palydovo orbitą 1997 m. rugsėjo 12 d. Pirminė orbita buvo labai ištęsta elipsė. Tačiau paviršiaus kartografavimui tinkamiausia beveik apskrita orbita. Siekiant kuo labiau sumažinti stoties masę, buvo atsisakyta galingų stabdymo variklių, kuriuos būtų galima panaudoti orbitos keitimui.

Stoties stabdymui buvo pasinaudota Marso atmosfera: orbita buvo taip pakoreguota, kad jos artimiausia planetai dalis eitų per viršutinius atmosferos sluoksnius (apie 100 km aukštyje). Per kiekvieną orbitos viją kosminio aparato greitis po truputį mažėja dėl trinties į atmosferą. Po 400 apsisukimų aplink Marsą stotis turėtų pakankamai sulėtėti, kad galėtų skrieti apskritimine orbita. Deja, prasidėjus stabdymui buvo pastebėta, kad viena iš Saulės baterijų plokščių ima virpėti, kai stotis įeina į tankius atmosferos sluoksnius. Dėl to buvo sulėtintas stabdymo greitis, ir apskritą orbitą stotis pasieks tik po metų. Kol vyks stabdymas, svarbesnių tyrimų nebus atliekama.

Sėkmingai pradėti Marso moksliniai tyrimai Pathfinder ir Global Surveyor stotimis, rodo, kad pasiteisino JAV kosmoso tyrinėtojų idėja konstruoti mažus, tačiau efektyviai dirbančius kosminius aparatus. Šios tendencijos bus išlaikomos ir kituose Marso tyrimų projektuose.