Примерно раз в два года Земля и Марс подходят друг к другу на оптимальное для запуска космических аппаратов расстояние. Этот период называется марсианское стартовое окно, и чаще всего именно в это время стартуют исследовательские миссии на Марс. В этом году ожидалось, что миссий будет аж четыре, своеобразная гонка между США, Китаем, совместной европейско-российской командой и примкнувшими к ним Объединенными Арабскими Эмиратами, впервые запускающими космический аппарат к Марсу. Увы, но в 2020 году смогут стартовать только три команды.

Начать стоит с совместного проекта Европейского космического агентства (ESA) и «Роскосмоса» — «ЭкзоМарс-2020». Он должен был стать второй совместной миссией к Красной планете после частично удачной «ЭкзоМарс-2016». Четыре года назад она успешно стартовала при помощи российской ракеты-носителя «Протон-М». Полезная нагрузка состояла из двух аппаратов — орбитального модуля «Трейс Гас Орбитер» (TGO) и посадочного «Скиапарелли».

Орбитальный модуль успешно вышел на требуемую орбиту Марса и до сих пор функционирует, а вот мягкая посадка «Скиапарелли» не удалась. Предполагалось, что он опустится на плато Меридиана, замедлившись при помощи аэродинамического торможения, сначала парашюта, а затем и специальных ракетных двигателей. Первые две стадии прошли успешно, но двигатели проработали всего три секунды, гораздо меньше, чем нужно. «Скиапарелли» просто упал с высоты трех километров на поверхность Марса и разбился, столкнувшись с планетой на скорости более трехсот километров в час.

Миссия «ЭкзоМарс-2020» планировалась как своеобразная работа над ошибками. Российская посадочная платформа «Казачок» должна мягко опустить на Марс европейский марсоход и множество научных приборов. К сожалению, в августе 2019 года во время проверки парашютов произошла авария, что привело к затягиванию сроков. Кроме того, обнаружилось и еще несколько некритичных проблем, например с программным обеспечением, которое создавала европейская сторона.

Из-за этого в марте 2020 года было принято решение о переносе миссии. Свою роль в этом сыграла и пандемия, сделавшая невозможным плотную совместную работу по своевременному устранению ошибок. Такой перенос в конечном счете лучше, чем отправка миссии с недоделками. Так что придется подождать еще, запуск должен состояться летом 2022 года.

Из запускаемых в 2020 году миссий технически самая простая у Объединенных Арабских Эмиратов, состоящая только из орбитального аппарата «Аль-Амаль» («Надежда»). Это и понятно: «Эмиратская миссия на Марс» (Emirates Mars Mission) — первый подобный проект для ближневосточной страны. Более того, это первый марсианский спутник арабского мира в целом.

Для его создания Объединенные Арабские Эмираты сформировали большую команду, состоящую из более чем двухсот человек. Что примечательно, в команде, созданной главной космической организацией ОАЭ Космическим центром имени Мухаммеда бин Рашида, женщины составляют 34% персонала миссии и 80% научного штаба. В среднем же доля работающих женщин в ОАЭ составляет всего 28% от общего количества занятых.

Межпланетная орбитальная станция «Аль-Амаль» на борту имеет всего три научных инструмента — это многодиапазонная камера для получения изображений Марса с орбиты и инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометры для изучения атмосферы. Спектрометры работают следующим образом: образец облучается различными источниками, от ультрафиолетовой лампы до лазера или рентгеновского излучателя, после чего детектор получает спектр отраженного от образца излучения. Компьютер анализирует спектр и показывает состав образца. Таким образом можно изучать не только газы, но и твердые материалы.

В процессе создания космического аппарата арабам помогали американские специалисты, а запуск космического аппарата производился при помощи японской ракеты-носителя H-IIA с космодрома Танэгасима.

Предполагается, что на орбите Марса аппарат проработает два года, а его главной целью станет создание полного описания марсианской атмосферы.

23 июля китайская ракета-носитель «Чанчжэн-5» успешно вывела на отлетную траекторию миссию «Тяньвэнь-1» («Вопросы к небу», это название поэмы великого китайского поэта Цюй Юаня). Китай четко и планомерно занимается исследованием космоса и после двух успешных лунных миссий по своей программе принялся за Марс с учетом уже накопленного опыта. Китайская миссия гораздо больше, чем у ОАЭ, и включает в себя орбитальный аппарат и посадочную платформу с марсоходом внутри массой 1715 кг.

Китай решил попробовать отличающийся от современного способ посадки. «Тяньвэнь-1» подлетит к Марсу 11 февраля, но еще до 23 апреля 2021 года будет потихоньку сбрасывать скорость на орбите, тормозя о разреженную марсианскую атмосферу. Так делали когда-то американские аппараты «Викинг», но в наши дни в большинстве случаев посадочные платформы начинают тормозить и приземляться сразу же.

Марсоход невелик, весит 240 кг и рассчитан на 90 солов работы. Сол — это марсианские сутки, период обращения Марса вокруг своей оси, они равны примерно 24,5 земным часам. Кстати, 90 солов — гарантированный расчетный срок для выполнения минимальной программы. Сам марсоход оборудован камерами, георадаром и анализатором грунта на основе спектрометра. Подобный «джентльменский набор» поможет Китаю получить много информации о поверхности Марса и подготовит к следующим миссиям.

Самой объемной из запускаемых в 2020 году миссий должна стать американская «Марс-2020». Главной полезной нагрузкой миссии станет марсоход Perseverance («Настойчивость»). Запуск назначен на 1 августа, но из-за технических сложностей может быть отложен еще на несколько дней, почти до самого конца стартового окна.

Perseverance весит более тонны. По конструкции он близок к работающему в настоящее время на Красной планете марсоходу Curiosity, но обладает другим набором инструментов. У Perseverance большой набор различных спектрометров, способных определить состав почвы или камней, встреченных на пути. Есть у него и специальный радар, разработанный Норвежским центром оборонных исследований. С помощью такого прибора марсоход сможет находить возможные полости или каверны на своем пути, а также искать возможные включения льда в грунт.

Отдельно стоит упомянуть небольшой дрон вертолетного типа, которым оборудован Perseverance. Летательный аппарат Ingenuity оснащен соосными винтами диаметром 1,2 м, способными вращаться со скоростью 2400 оборотов в минуту, что гораздо быстрее, чем у земных вертолетов. Всё дело в том, что марсианская атмосфера очень разрежена, и для взлета там требуется гораздо большая скорость вращения винта или его большие размеры. Предполагается, что дрон будет находиться на марсоходе, взлетать с него для разведки, поднимаясь на несколько десятков метров, и садиться обратно для подзарядки.

Perseverance начнет важную и очень сложную миссию по доставке на Землю марсианского грунта, которая должна будет продлиться несколько лет. Во время своей работы он будет собирать марсианский песок и камни в специальные герметичные капсулы и возить их с собой, а в конце периода своей работы он сложит все в одном месте в кратере Езеро. В 2026 году на Марс должна будет стартовать двойная миссия, проводимая совместно NASA и ESA.

Первая ее часть — посадочная платформа выгрузит небольшой марсоход, который положит собранные Perseverance образцы в твердотопливную ракету. Это должно занять несколько месяцев, а после взлета космический аппарат на околоземной орбите встретится со специальной орбитальной станцией, которая стартует в том же 2026 году. Образцы переложат в стерильную камеру орбитальной станции, и она начнет свой путь к Земле. Если всё пройдет удачно, то в 2031 году на Земле получат образцы марсианского грунта и камней.