Tiền nhiệm
Chiếc tàu thám hiểm đầu tiên hạ cánh thành công trên sao Hỏa là American Sojourner. Là một phần của chương trình Mars Pathfinder, vào năm 1997, ông đã làm việc trên hành tinh này trong suốt 3 tháng, có thời điểm vượt quá thời gian ước tính. Người thám hiểm không phải đối mặt với những nhiệm vụ đặc biệt khó khăn - thực tế là việc tìm thấy một bộ máy rô bốt trên mặt đất trên Hành tinh Đỏ đã gây chú ý trên thế giới. Tuy nhiên, Sojourner đã gửi được rất nhiều bức ảnh về sao Hỏa, cũng như tiến hành các nghiên cứu khí tượng và địa chất đơn giản.
Hai năm sau, NASA lại gửi một sứ mệnh sao Hỏa vào không gian, nhằm nghiên cứu chi tiết về điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng của hành tinh này. Nhiệm vụ Mars Polar Lander kết thúc trong thất bại - chiếc xe lao xuống vẫn chưa rõ lý do. Trên tàu vũ trụ, radar laser (lidar) của Nga, được thiết kế để nghiên cứu thành phần của khí quyển, cũng biến mất.
Người Mỹ bước vào thế kỷ 21 với tư cách là những nhà lãnh đạo thế giới không thể tranh cãi trong việc khám phá Sao Hỏa và hỗ trợ thành công của họ vào năm 2003 với sự ra mắt của chương trình Tàu thăm dò Sao Hỏa. Theo kế hoạch, hai máy bay thám hiểm được cho là để nghiên cứu hành tinh - Tinh thần và Cơ hội. Cả hai tàu đổ bộ đã hạ cánh trên bề mặt sao Hỏa vào tháng 1 năm 2004 với khoảng thời gian là 21 ngày Trái đất. Thiết kế của Opportunity đã được chứng minh là đáng tin cậy và bền bỉ đến mức chiếc rover tiếp tục hoạt động cho đến tháng 6 năm 2018.
Giờ đây, một chiếc tàu thám hiểm Curiosity nặng 900 kg với nguồn năng lượng đồng vị phóng xạ đang hoạt động trên sao Hỏa, va vào hành tinh này vào tháng 8 năm 2012. Nhiệm vụ chính của nó là khoan và kiểm tra mẫu. Hiện tại, nhiệm vụ đã được gia hạn vô thời hạn.
Điều này là không đủ đối với người Mỹ, và thậm chí trước đó, vào năm 2008, một trạm Phoenix cỡ nhỏ đã xuất hiện trên hành tinh này, một trong những sứ mệnh là tìm kiếm sự sống ngoài Trái đất. Thiết bị này không thích nghi với chuyển động, tương đối rẻ (400 triệu USD) và chỉ tồn tại trong trạng thái hoạt động trong vài tháng. Tuy nhiên, Phoenix đã phát hiện ra nước trên sao Hỏa và thực hiện một phân tích hóa học đơn giản của đất.
Người Mỹ đã mất gần mười năm để thay thế robot thăm dò cố định hoạt động ngoại tuyến vào mùa thu năm 2008. Trạm địa chấn trên sao Hỏa với giàn khoan InSight của NASA đã hạ cánh xuống hành tinh này vào năm 2018 và cho đến nay đã gửi thành công kết quả nghiên cứu về Trái đất.
Sự hiện diện của một bộ máy sao Hỏa di động và cố định rõ ràng là không đủ đối với người Mỹ. Để củng cố sự hiện diện của nó trên sao Hỏa, vào ngày 18 tháng 2 năm 2021, tàu thám hiểm Perseverance đã hạ cánh trên bề mặt. Và anh ấy có máy bay trực thăng của riêng mình.
Có sự sống trên sao Hỏa không?
Trước hết, Perseverance là chiếc rover lớn nhất đã bị đánh rơi trên Hành tinh Đỏ cho đến nay. Elon Musk đã từng phóng chiếc xe điện của mình vào không gian và NASA đã gửi một chiếc xe thăm dò bằng ô tô lên sao Hỏa. Kiên trì có chiều dài khoảng 3 mét, rộng 2,7 mét và cao 2,2 mét. Đối với một chiếc rover khá lớn, vật liệu siêu bền và siêu nhẹ đã được sử dụng, đó là lý do tại sao trọng lượng của thiết bị trong điều kiện trên cạn hầu như không vượt quá một tấn. Trong điều kiện của sao Hỏa, sự Kiên trì sẽ nặng hơn hai lần rưỡi.
Việc khởi động một dự án phức tạp và tốn kém (hơn 3 tỷ USD) như vậy phải được hỗ trợ bởi một chương trình nghiên cứu thích hợp về sao Hỏa. Để biện minh cho việc chi tiêu, người Mỹ đã trang bị cho chiếc rover một số tiện ích thú vị cùng một lúc.
Trước hết, đây là thiết bị mô hình MOXIE để tổng hợp oxy từ carbon dioxide trong khí quyển sao Hỏa, tỷ lệ của nó lên tới 93%. Về lý thuyết, mọi thứ đều rất đơn giản - từ phân tử carbon dioxide CO2 chúng tôi tách ôxy nguyên tử và kết hợp nó với một ôxy nguyên tử. Khí thải tạo ra carbon monoxide và oxy phân tử, khá thoáng khí.
Trước đó, trong điều kiện không gian, oxy được tổng hợp bằng cách điện phân nước, nhưng đối với sự sống của một người, cần cả kg nước mỗi ngày - phương pháp này không thể áp dụng cho sao Hỏa. Tóm lại, bộ máy MOXIE nén carbon dioxide, làm nóng nó lên đến 800 độ và cho dòng điện chạy qua nó. Kết quả là, oxy tinh khiết được giải phóng ở cực dương của tế bào khí và khí cacbon monoxit ở cực dương. Sau đó, hỗn hợp khí được làm lạnh, kiểm tra độ tinh khiết và được thả vào bầu khí quyển của sao Hỏa.
Rõ ràng, trong tương lai xa, hàng nghìn máy phát điện như vậy sẽ xử lý carbon dioxide trên sao Hỏa thành một bầu không khí thân thiện với con người. Đáng chú ý là công nghệ này không phải là tiến bộ nhất. Tuy nhiên, theo lý thuyết, từ hai phân tử CO2 chỉ có một O được sản xuất2… Và điều này là rất xa so với hiệu quả thực sự của các cài đặt như vậy. Thú vị hơn nhiều là ý tưởng tách carbon dioxide thành carbon C và một phân tử O2… Năm 2014, tạp chí Khoa học đã công bố một phương pháp tổng hợp oxy từ CO2 dưới tác động của tia laser cực tím. Năm năm sau, Viện Công nghệ California nảy ra ý tưởng tăng tốc và va đập các phân tử carbon dioxide trên các bề mặt trơ như lá vàng. Kết quả của sự đối xử man rợ này, carbon dioxide được phân tách thành oxy phân tử và carbon, tức là muội than. Nhưng trong khi các kỹ thuật như vậy còn lâu mới đạt đến sự hoàn hảo về công nghệ, và NASA phải bằng lòng với các thiết bị như MOXIE.
Tiện ích thú vị thứ hai cho rover là PIXL, được thiết kế để quét các khu vực xung quanh bằng tia X. Thiết bị tiến hành kiểm tra đất từ xa để tìm các hóa chất và nguyên tố có thể là dấu hiệu của sinh vật. Các nhà phát triển đảm bảo rằng PIXL có khả năng nhận ra hơn 26 nguyên tố hóa học. Một nhiệm vụ tương tự được thực hiện bởi máy quét SuperCam đa chức năng, có khả năng xác định thành phần nguyên tử và phân tử của đá từ độ cao bảy mét. Đối với điều này, nó được trang bị một tia laser và các cảm biến hồng ngoại có độ nhạy cao.
Và điều đó không phải tất cả. Các "chuyên gia pháp y" SHERLOC và WATSON tiến hành phân tích sự hiện diện của dấu vết sự sống. SHERLOC hoạt động trong phạm vi tia cực tím, thăm dò các tảng đá xung quanh bằng tia laser. Nguyên tắc này rất giống với công việc của một nhà thám hiểm trái đất tìm kiếm bằng chứng sinh học bằng đèn pin UV. Đến lượt mình, WATSON ghi lại mọi thứ diễn ra trên máy ảnh. Một cặp cảm biến cùng với tia X PIXL được đặt ở cuối cần điều khiển.
Sự kiên trì không có một mũi khoan nào để khám phá nội địa sao Hỏa. Với mục đích này, máy quét radar RIMFAX được sử dụng, có khả năng "quét" Sao Hỏa đến độ sâu 10 mét. GPR sẽ lập bản đồ bề mặt bên dưới và tìm kiếm các mỏ băng trên Sao Hỏa.
Người thám hiểm sao hỏa với máy bay trực thăng
"Điểm dừng chân" chính của Perseverance không phải là những siêu tiện ích được mô tả ở trên và thậm chí không phải là một nhà máy điện hạt nhân, mà là chiếc máy bay đầu tiên dành cho sao Hỏa. Sau khi hạ cánh xuống miệng núi lửa Jezero trên sao Hỏa, người lái tàu đã mang theo một chiếc trực thăng đồng trục thu nhỏ dưới bụng của nó. Theo truyền thống tốt nhất của du hành vũ trụ Hoa Kỳ, tên cho chiếc trực thăng được lựa chọn bởi sự cạnh tranh, và tốt nhất là Sự khéo léo. Bài của Vaniza Rupani, học sinh lớp 11 đến từ Northport.
Máy bay trực thăng không mang theo bất kỳ thiết bị khoa học nào. Nhiệm vụ chính của nó là chứng minh tiềm năng bay trong bầu khí quyển của sao Hỏa, nơi bao gồm gần như hoàn toàn là carbon dioxide. Bầu khí quyển của Hành tinh Đỏ có mật độ tương tự như của Trái đất, nhưng lực hấp dẫn nhỏ hơn 2,5 lần. Máy bay có sức kéo 1,8 kg và đối với trọng lượng của nó được trang bị các cánh quạt tương đối nhỏ (tốc độ quay - 2537 vòng / phút) - phần thưởng của trọng lực sao Hỏa. Tuy nhiên, nhiệt độ giảm mạnh trên bề mặt hành tinh đã buộc các kỹ sư phải xây dựng một hệ thống bảo vệ nhiệt phức tạp trên một chiếc trực thăng. Chuyến bay đầu tiên của Ingenuity được lên kế hoạch không sớm hơn ngày 8 tháng 4 và toàn bộ chương trình thử nghiệm sẽ được hoàn thành trong vòng một tháng. Máy bay trực thăng dùng một lần - sau khi thử nghiệm, nó sẽ vẫn còn trên sao Hỏa dưới dạng mảnh vỡ của người ngoài hành tinh. Sự kiên trì cũng vậy, cuối cùng sẽ biến thành một mảnh chết của hợp kim đắt tiền, nhưng vòng đời của nó dài hơn nhiều.
Người ta cho rằng Perseverance sẽ thả vệ tinh của mình vào một thùng bảo vệ hình cây đàn, lăn lùi vài chục mét và khởi động từ xa một chương trình bay thử nghiệm. Trực thăng sẽ phải bay vòng quanh rover mà không được rời khỏi khu vực giám sát của camera và máy quét. Phần khó nhất là sống sót qua đêm sao Hỏa lạnh giá đầu tiên đối với một chiếc trực thăng thu nhỏ. Nếu bạn đang đọc tài liệu trước ngày 8 tháng 4 năm 2021, thì người lái tàu trên sao Hỏa chỉ đang di chuyển về phía sân bay được chọn trước cho vụ phóng Ingenuity.
