Посадочный модуль НАСА InSight успешно приземлился на Марсе 26 ноября 2018 года. Семьдесят марсианских дней спустя сейсмометр, называемый SEIS, развернутый на поверхности Марса, начал регистрировать толчки Красной планеты. На данный момент зарегистрировано более 1300 землетрясений. Эти сейсмические записи позволили исследователям описать внутреннюю структуру Марса более точно, чем когда-либо прежде. Но теперь миссии грозит конец: солнечные батареи дают слишком мало энергии, потому что покрыты пылью. Профессор ETH Доменико Джардини, который работал с командой исследователей и инженеров ETH Zurich над разработкой управляющей электроники для SEIS и отвечает за службу марсотрясения, объясняет, почему, несмотря на эти обстоятельства, он не так пессимистичен.
ETH News: НАСА планирует отключить сейсмометр к концу лета, а посадочный модуль — к концу года, так как источника питания уже недостаточно. Какова ваша оценка этой ситуации?
Доменико Джардини: Как мы и ожидали, в марте и апреле из-за сезона пыльных бурь ситуация с энергоснабжением еще больше ухудшилась. Именно тогда на солнечных батареях посадочного модуля скапливается много пыли, что снижает подачу энергии. Но бывают и вихри, которые время от времени сметают пыль. Поэтому мы надеемся, что у нас еще есть немного времени.
И достаточно ли таких порывов для очистки панелей?
Не совсем. Особенно проблематична сверхмелкая пыль, поскольку она прилипает к панелям из-за электростатического притяжения. Вот почему НАСА предположило, что с наступлением лета будет невозможно генерировать достаточно энергии для продолжения миссии. Однако теперь мы видим, что подача энергии лучше, чем ожидалось, и, по крайней мере, наш прибор может продолжать работать.
Как долго продержится сила?
Мы, безусловно, сможем проводить измерения где-то до августа, а если повезет, то и дольше. Операции сейчас идут хорошо: сейсмометр постоянно измеряет, а посадочный модуль регулярно загружает данные. Начиная с июля мы, вероятно, сможем измерять только несколько часов за раз. Нам также необходимо оптимизировать передачу данных на Землю. Тогда мы, вероятно, будем получать данные только спорадически.
Несмотря на скорый конец, как, на ваш взгляд, миссия зашла так далеко?
Мы очень довольны. Миссия InSight уже длилась почти в два раза дольше, чем планировалось изначально, и является одним из самых захватывающих проектов, над которыми мне когда-либо доводилось работать. Одним из ее величайших достижений было то, что она продвинула саму науку на несколько шагов вперед. Это была совершенно новая планета, которую нужно было исследовать; мы почти ничего не знали ни о нем, ни о его внутренней структуре. Сегодня мы знаем о Марсе гораздо больше, чем раньше.
НАСА тоже удовлетворено?
Внутренний обзор миссии, проведенный НАСА этой весной, был полон энтузиазма. НАСА даже было готово предоставить дополнительное продление на два года, если будет гарантировано электроснабжение. Агентство очень заинтересовано в том, чтобы станция работала как можно дольше и в продолжении измерений, потому что они принесли так много научных результатов.
Что пошло не так, как хотелось бы?
Возможно, единственное, что мы надеялись, это то, что Марс был более сейсмически активен, что на нем было больше — и, прежде всего, более сильных — землетрясений с магнитудой 5 или больше. Перед миссией мы создали карту предполагаемых сейсмически активных зон. Но измерения показали, что толчки происходили в других и меньшем количестве мест и что землетрясения были меньше. Сейсмичность возникла в основном в регионе, который недавно был вулканически активным. Мы этого и ожидали. Но землетрясений, которых мы ожидали в других местах, не произошло, что меня удивило. В конце концов, однако, мы записали много событий среднего масштаба, и это позволило нам нанести на карту внутреннюю структуру планеты, что послужило ключевой причиной запуска InSight на Марс.
Что это значит для анализа?
Нам пришлось включить в наш анализ небольшие и средние землетрясения, которые мы обычно меньше использовали на Земле. Это была настоящая детективная работа. Мы не смогли использовать многие методы, которые хотели применить, и нам пришлось разрабатывать новые подходы к одностанционной сейсмологии. К счастью, нам это удалось.
В середине мая случился большой сюрприз — и как раз вовремя: НАСА объявило, что SEIS впервые измерила землетрясение магнитудой 5 на Марсе. Удалось ли вам что-то с этим сделать?
Мы с нетерпением ждали такого события. После нескольких событий магнитудой 4, наконец, магнитудой 5! Это землетрясение также произошло в нужное время. Теперь мы знаем гораздо больше о сейсмичности и внутренней структуре после трех лет анализа и можем сделать много нового с данными. Это выльется в наш дальнейший анализ. Мы только начинаем изучать волны, которые распространяются по поверхности Марса, потому что такие волны излучаются только крупными событиями. В случае с этим новым событием мы наблюдали мощные поверхностные волны, несколько раз проходящие вокруг Марса, что дало нам бесценный инструмент для изучения структуры земной коры. Сейчас все команды работают на пределе возможностей.
Какова вероятность того, что в оставшееся время произойдут и будут зарегистрированы новые сильные землетрясения?
Величина важна, но еще важнее сочетание величины и расстояния. Для нашего исследования мы ищем особые волны, которые проходят через ядро или поверхность, прежде чем вернуться на поверхность планеты. Такие волны редки даже на Земле, а на Марсе мы видели лишь несколько таких волн. Любое новое крупное событие может предоставить нам дополнительную информацию.
Значит, недостаточно данных?
Было бы идеально, если бы мы могли записать новое событие за пределами вулканической зоны, где мы уже зафиксировали 30 событий. Мы изучаем всю планету только с десятью землетрясениями с разных расстояний. Если у всех этих землетрясений один и тот же эпицентр, нам не поможет даже сотня событий.
Теоретически поможет ли размещение дополнительных сейсмометров на Марсе?
Конечно! Мы не видим землетрясений с другой стороны планеты, если они слишком малы. Они теряются в тяжелом фоновом шуме. Поэтому мы не знаем, что происходит на другой стороне.
Что будет дальше с исследованиями Марса в ETH после InSight?
Сейчас основное внимание в программах «Марс» и «Луна» уделяется доставке туда людей. Это не наша компетенция. Мы обязательно подключимся, когда на борту появится научное оборудование, скажем, для изучения количества воды и льда на Луне. Мы разработаем устройства, с помощью которых сможем искать воду на больших глубинах Луны. Мы ожидаем, что такой проект появится в 2022 или 2023 году. Технология, которая нам нужна, аналогична технологии InSight.
Ты скоро уйдешь на пенсию. Как вы мотивируете себя запускать проекты, завершение которых вы, возможно, никогда не увидите?
Я буду профессором ETH Zurich до 2028 года, но такие крупные космические миссии, как эта, — это проекты для нескольких поколений. Все ученые должны хотеть продвигать вперед даже то, до чего они могут не дожить.
Значит, вы не сомневаетесь, что такие инвестиции на всю жизнь уместны?
Нет. В такой стране, как Швейцария, со всеми ее возможностями у меня таких сомнений нет. Я уже 20 лет работаю над миссией ЕКА LISA, посвященной обнаружению гравитационных волн в космосе. И запуск LISA не запланирован до 2035 года. Если есть призыв ЕКА к проектам на Луне, почему бы мне не подать заявку? У меня еще не было достаточно близко.
