Задержка первого рейса из-за ненастной погоды в другом мире

рейс 19 для НАСАЕго планируется создать не позднее воскресенья, 23 января 2022 года.

Атмосфера Марс Гораздо менее плотный, чем на Земле; Тем не менее, климат Марса имеет много общего с земным: времена года, смена ветров, ледяные облака и пыльные бури, среди прочего. Прогнозирование погодных явлений, как и для Земли, всегда является неопределенным делом. Готовясь к полету 19, мы обнаружили, что непредвиденная марсианская погода может привести к знакомому и печальному сценарию здесь, на Земле: отсрочке полета. К счастью, Ingenuity не везет пассажиров, а весь его багаж «везут», так что в результате остается ждать лучшей погоды.

К настоящему времени выполнено 18 полетов, поэтому прогнозы погоды теперь являются неотъемлемой частью планирования полетов на Марс. С момента первого полета 19 апреля 2021 года кратер Джезеро прошел через весну и лето. Сейчас мы приближаемся к концу лета и началу осени, которая начинается 24 февраля. И по мере смены сезонов появляются новые проблемы, в том числе более низкая плотность воздуха, что потребовало корректировки того, как мы летаем.

Наша работа как синоптиков состоит в том, чтобы дать оценку текущих погодных условий в соответствии с требованиями авиации. Каковы эти требования для приемлемых и безопасных полетов? Благоприятные условия зависят от двух основных свойств: плотности воздуха и скорости ветра. Хотя у нас нет преимущества большого количества метеостанций или спутников, вращающихся вокруг погоды на Марсе, как на Земле, в нашем распоряжении есть ряд инструментов, позволяющих определить, приемлемы ли условия для полета. Самый полезный прогнозный ресурс Аналитик динамики марсианской среды (MEDA) — метеостанция, работающая на марсоходе Perseverance. С помощью этого мощного набора инструментов мы можем рассчитывать плотность воздуха, измерять скорость ветра в течение дня и отслеживать его изменения в зависимости от времени года, готовясь к будущим поездкам. Мы также не лишены помощи со стороны орбитальных активов — Mars Color Imager (MARCI) и Mars Climate Sounder (MCS) на борту Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) предоставляют ежедневные обновления о состоянии атмосферы — это полезно для понимания активности за пределами планеты. Кратер Езеро, который может повлиять на погоду в будущем.

По мере того, как на Марсе наступает осень, мы ожидаем увеличения количества пыли в атмосфере во всем мире; Уровни останутся высокими в течение зимнего сезона (это время года называют «сезоном пыли»). Пыль играет важную роль в климате Марса, и ее характеристики особенно важны для источников энергии на поверхности, таких как Творчество. Атмосферная пыль уменьшит количество солнечного света, попадающего на солнечные панели Ingenuity, которые заряжают батареи, необходимые для полета. Более того, пыль в атмосфере нагревается солнечным светом и согревает окружающую атмосферу, уменьшая и без того разреженный воздух, в котором должно летать творчество. Члены эксплуатационной группы активно обсуждают предстоящий сезон пыли и то, как реагировать на воздействие этих меняющихся условий.

Сильная региональная пыльная буря возникла в первый день нового года, охватив кратер Джезеро как раз в тот момент, когда мы идентифицировали рейс 19. Существование этой бури произошло очень рано — еще до традиционно начинающегося пыльного сезона! На самом деле, год назад мы никогда не видели такой сильной бури на Марсе. Первые признаки приближающейся пыльной бури были обнаружены аппаратом Perseverance, который наблюдал увеличение подъема пыли в кратере Джезеро. на орбите, ТОиР Я сделал снимки этой растущей региональной пыльной бури, которая показала признаки расширения из Южного полушария в Северное полушарие — вероятно, в направлении кратера Джезеро. Наша команда прогнозов погоды должна была принять решение, продолжать поездку или нет. Данные, которые мы анализируем с MEDA и орбитальных объектов, могут быть задержаны от нескольких часов до нескольких дней, поэтому нам пришлось делать прогнозы для полета 19 на несколько дней вперед. Было ясно, что на горизонте было много неопределенности. Метеорологическая группа рекомендовала отложить рейс 19, который в конечном итоге приняла творческая группа (рейс 19 изначально был запланирован на 5 января 2022 года, а сегодняшняя миссия «Настойчивость» — 313).

Основы творчества оказались правильным решением. В последующие за задержкой рейса дни над кратером Джезеро перемещалась пыльная буря, и мы смогли четко увидеть ее последствия как по данным MEDA, так и с орбиты (рис. 1). Наиболее заметным было резкое падение плотности воздуха — отклонение примерно на 7% меньше, чем наблюдалось до пыльной бури. Это заметное снижение сделало бы плотность ниже порога для безопасного полета и создало бы чрезмерную опасность для космического корабля. Мы также наблюдали влияние пыли на количество солнечного света, поглощаемого солнечными батареями Ingenuity, которое упало значительно ниже нормального уровня «чистого неба» примерно на 18%.

Пыльная буря рассеялась, и теперь, похоже, мы полетим с творчеством не позднее воскресенья, 23 января. Пыльная буря и ее влияние на планирование — важный опыт для всей команды. Будущие события ожидаются позже, в пыльный сезон, и, вероятно, перерастут в штормы глобального масштаба, подобные тем, которые в последний раз наблюдались в 2018, 2007 и 2001 годах. В обозримом будущем мы будем настойчивы в наших усилиях по обеспечению безопасности творческих полетов.

Написано Джонатаном Пабстом и Майклом Мишной (Ingenuity Team for Weather/Environment, NASA-Лаборатория реактивного движения).