Планирование пилотируемых экспедиций на Марс требует строгого учета местных ресурсов, главным из которых является водяной лед. Вода необходима не только для обеспечения жизнедеятельности экипажа, но и для производства ракетного топлива непосредственного на месте. Это позволяет существенно снизить общую массу груза, отправляемого с Земли.
Ученые создали карты подземного льда на Марсе
Ученые Института планетных наук, США создали глобальные карты залегания подземного льда на Марсе и рассчитали вероятности его обнаружения. Поиск доступных запасов воды в умеренных широтах критически важен для планирования будущих пилотируемых миссий.
Северный полюс Марса. NASA
Сублимация льда на Марсе. В 2008 году посадочный модуль NASA Phoenix наглядно продемонстрировал процесс сублимации марсианского льда. С помощью механической руки-ковша аппарат раскопал небольшую траншею в северных широтах и обнажил светлые комья. На снимках, сделанных с разницей в несколько дней, было видно, как обнаруженные куски исчезают прямо на глазах, испаряясь в тонкую атмосферу без перехода в жидкую фазу.
Основные запасы марсианского льда сконцентрированы в полярных шапках, но условия там слишком суровы для оборудования и людей. Экваториальные и умеренные широты гораздо предпочтительнее для посадки, но из-за крайне низкого атмосферного давления открытый лед на поверхности быстро сублимирует — сразу превращается в газ. Поэтому колонистам придется добывать лед из-под слоя грунта.
Кратер Королев, содержащий 2200 кубических километров льда — примерно столько, сколько воды в канадском Большом Медвежьем озере. Википедия
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
В рамках проекта SWIM исследователи объединили тепловые данные орбитальных аппаратов, чтобы «посмотреть» сквозь верхний слой (1 метр) марсианской почвы. Разная скорость нагрева и охлаждения песчаных и ледяных пластов позволяет точно определять структуру недр. Анализ нескольких независимых температурных моделей помог выделить наиболее перспективные районы. Зоны, где методы дают противоречивые результаты, указывают на необходимость отправки дополнительных исследовательских роботов. Работа опубликована в журнале Planetary Science Journal.
Ученые отмечают важность поисков доступного льда: «Извлеченный из-под поверхности водяной лед можно перерабатывать в гидразин. Его можно использовать в качестве ракетного топлива для обратного полета на Землю. Производство топлива из марсианского льда — это одна из форм использования местных ресурсов, которая способна значительно снизить массу и стоимость пилотируемой миссии».
От оценок к точной статистике
На эту глобальную карту Марса (серые оттенки) наложена карта «консистенции» льда (С). Значения С, близкие к единице (темно-синий цвет), указывают на высокую вероятность наличия льда по данным трех независимых картографических исследований. Более низкие значения C (светло-синие оттенки) свидетельствуют о меньшей уверенности в наличии льда и означают его обнаружение по крайней мере в одном наборе данных. Крайние север и юг богаты льдом (темно-синий цвет), вблизи экватора лед отсутствует, а в регионах средних широт, наиболее подходящих для космонавтов, наличие льда остается неопределенным (светло-синий цвет).
Главным достижением новой работы стало внедрение строгой математической статистики для оценки точности карт. Если раньше карты лишь отражали степень уверенности ученых на основе совпадения разных методов, то теперь исследователи вычисляют реальную вероятность наличия льда в конкретной точке. Например, вместо общего вывода о возможном присутствии ресурса, планировщики миссий получают, например, такую строгую оценку: вероятность найти лед — 64%.
Сегодняшние инструменты (инфракрасные датчики) просвечивают грунты только до глубины одного метра, а низкочастотные радары видят структуры глубже пяти метров. Промежуточный слой от 1 до 5 метров остается наименее изученным, поэтому для окончательной выводов понадобятся новые высокочастотные радары.
Загружаем