Політ № 19 марсіанського вертольота Ingenuity планується провести не раніше неділі, 23 січня 2022 року. Ось що розповіли учасники команди управління вертольотом:
Атмосфера Марса набагато менш щільна, ніж земна; однак клімат Марса має багато спільного з земним: пори року, зміна вітрів, крижані хмари і пилові бурі, серед іншого. Передбачати погодні явища, як і для Землі, завжди складно. Готуючись до польоту 19, ми виявили, що непередбачена погода на Марсі може призвести до знайомого і сумного сценарію тут, на Землі: затримка польоту. На щастя, Ingenuity не перевозить пасажирів, а весь його багаж знаходиться в «ручній поклажі», так що в результаті залишається чекати кращої погоди.
На сьогоднішній день виконано 18 польотів, тому прогнозування погоди стало невід'ємною частиною планування марсіанських польотів. З моменту першого польоту 19 квітня 2021 року кратер Джезеро пережив весну і літо. В даний час ми наближаємося до кінця літа і початку осені, яка почнеться 24 лютого. Зі зміною часів року виникають нові проблеми, в тому числі зниження щільності повітря, що потребувало змін у тому, як ми літаємо.
Наша робота як синоптиків полягає в тому, щоб надати оцінку поточних погодних умов відповідно до польотних вимог.
Які ці вимоги для прийнятних і безпечних польотів? Сприятливі умови залежать від двох ключових властивостей: щільності повітря і швидкості вітру. Хоча у нас немає переваги великої кількості метеостанцій або орбітальних метеорологічних супутників на Марсі, як у випадку з Землею, в нашому розпорядженні є ряд інструментів, що дозволяють визначити, чи прийнятні умови для польоту.
Найбільш корисним ресурсом для прогнозування є аналізатор динаміки навколишнього середовища Марса (MEDA) - діюча метеостанція на борту марсохода Perseverance. Використовуючи цей потужний набір інструментів, ми можемо розрахувати щільність повітря і виміряти швидкість вітру протягом дня, а також відстежувати їх зміни залежно від сезону, коли ми готуємося до майбутніх польотів.
Ми також не позбавлені допомоги з боку орбітальних засобів - таких, як Mars Color Imager (MARCI), так і Mars Climate Sounder (MCS) на борту Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Вони надають щоденні оновлення про стан атмосфери - це корисно для розуміння активності погоди.
У міру того, як на Марсі настає осінь, ми очікуємо збільшення кількості пилу в атмосфері на всій планеті; рівні залишатимуться підвищеними протягом зими (цей період року називають «пиловим сезоном»). Пил відіграє важливу роль у кліматі Марса, і її характеристики особливо важливі для наземних об'єктів, що працюють на сонячній енергії, таких як Ingenuity.
Атмосферний пил зменшить кількість сонячного світла, що потрапляє на сонячні панелі Ingenuity, які заряджають батареї, необхідні для польоту. Крім того, пил в атмосфері нагрівається сонячним світлом і нагріває навколишню атмосферу, що призводить до зменшення і без того низької щільності повітря, в якому повинен літати Ingenuity. Члени оперативної групи активно обговорювали майбутній пиловий сезон і те, як реагувати на вплив цих мінливих умов.
Сильна регіональна пилова буря з'явилася в перший день нового року, охопивши кратер Джезеро якраз у той час, коли ми планували рейс 19. Присутність цієї бурі проявилася досить рано - ще до традиційного початку пилового сезону! Насправді, рік тому ми ніколи не бачили бурі такої сили на Марсі так рано. Перші ознаки наближення пилової бурі були виявлені Perseverance, який спостерігав збільшення підйому пилу в кратері Джезеро.
На орбіті MRO зробив знімки цієї зростаючої регіональної пилової бурі, на якій було видно ознаки розширення з південної півкулі в північну півкулю - можливо, в бік кратера Джезеро. Наша група прогнозів погоди повинна була прийняти рішення, продовжувати польоти чи ні. Дані, які ми аналізуємо з MEDA і орбітальних супутників, можуть мати затримку від декількох годин до декількох днів, тому нам довелося зробити прогноз для польоту 19 на кілька днів вперед. Було ясно, що на горизонті була значна невизначеність. Метеорологічна група рекомендувала відкласти політ 19, який в кінцевому підсумку був прийнятий командою Ingenuity (політ 19, спочатку запланований на 5 січня 2022 року, або місія Perseverance на 313-й пр.).
Це виявилося правильним рішенням. Через кілька днів після затримки рейсу пилова буря пройшла над кратером Джезеро, і ми змогли чітко побачити її наслідки як за даними MEDA, так і з орбіти (рис. 1). Найбільш помітним було різке падіння щільності повітря - відхилення приблизно на 7% нижче того, що спостерігалося до пилової бурі.
Таке спостережуване відхилення призвело б до зниження щільності нижче нижнього порогу безпечного польоту і створило б надмірний ризик для вертольота. Ми також спостерігали вплив пилу на кількість сонячного світла, що поглинається сонячною батареєю Ingenuity, яке впало значно нижче нормального рівня «чистого неба» приблизно на 18%.
Зараз пилова буря розсіялася, і Ingenuity полетить не раніше цієї неділі, 23 січня. Пилова буря та її вплив на планування польотів - важливий досвід для всієї команди. Очікуються майбутні події в кінці сезону пилових буревіїв, які можуть перерости в шторми глобального масштабу, подібні до тих, які спостерігалися зовсім недавно в 2018, 2007 і 2001 роках. Ми будемо продовжувати докладати зусиль для безпечного польоту Ingenuity в осяжному майбутньому.
Автори Джонатан Бапст і Майкл Мішна (Ingenuity Weather/Environment Team, NASA-JPL).