Чтобы максимально точно рассчитать дистанцию между Землей и Красной планетой, а также помочь будущим кораблям точнее выбрать место посадки, ученые отправят на Марс необычные приборы с лазерным излучателем.
Зачем марсоходу лазер: свет далеких планет

Кому-то может показаться, что лазерная установка на марсоходе нужна для отстрела пришельцев, но на деле все куда интереснее.

Когда астронавты «Аполлона» приземлились на Луну, то принесли с собой устройства, называемые ретрорефлекторами, которые по сути представляют собой небольшие группы зеркал. План состоял в том, чтобы ученые на Земле направили на них лазеры и вычислили время, необходимое для возвращения лучей обратно. Это обеспечило бы исключительно точные измерения орбиты и формы Луны, включая то, как она изменяется в зависимости от гравитационного притяжения Земли.

Исследования с использованием лунных ретрорефлекторов эпохи «Аполлона» продолжаются и по сей день, и ученые хотят провести аналогичные эксперименты на Марсе. Марсоход NASA Perseverance, который должен приземлиться на Красной планете 18 февраля 2021 года, несет на себе лазерный ретрорефлектор размером с ладонь (LaRA). Аналогичный небольшой прибор также есть на борту посадочного модуля InSight. Кроме того, ретрорефлектор будет на борту марсохода ExoMars ЕКА (Европейского космического агентства), запуск которого намечен на 2022 год.

Хотя в настоящее время для такого рода исследований Марса лазера просто нет, эти устройства ориентированы на будущее: подобные отражатели однажды могут позволить ученым, к примеру, измерять положение марсохода на Марсе, проверить общую теорию относительности Эйнштейна и помочь сделать будущие высадки на Красную планету более точными — а это немало.

«Лазерные ретрорефлекторы — это блестящие точечные маркеры положения. Поскольку они просты и не требуют обслуживания, они могут работать десятилетиями», — пояснила Симоне Дель'Анджелло, руководившая разработкой всех трех ретрорефлекторов в Национальном институте ядерной физики Италии.

Рефлекторы работают как велосипедные отражатели, отражая свет в направлении его источника. Например, LaRA Perseverance представляет собой купол шириной всего 5 сантиметров, испещренный сантиметровыми отверстиями, содержащими стеклянные ячейки. В каждой ячейке три зеркальные грани расположены под углом 90 градусов друг к другу, так что свет, попадающий в отверстия, отражает обратно в том же направлении, откуда он исходил.

LaRA намного меньше, чем ретрорефлекторы на Луне. Самые ранние из них, доставленные миссиями «Аполлон-11» и «14», имеют размер типичного компьютерного монитора и оснащены 100 отражателями; те, которые поставляет «Аполлон-15», еще больше и оснащены 300 отражателями. Это потому, что лазеры должны преодолеть расстояние в 770 000 километров до Луны и обратно. На обратном пути лучи настолько слабые, что человеческий глаз уже не может их засечь.

Ретрорефлектор RRL NASA Ретрорефлектор LR3, который «Аполлон-1» привез на Луну
Фотография сделана 5 февраля 1971 года

Лучи, которые были созданы для отражения LaRA от Perseverance и LaRRI от InSight, на самом деле пройдут куда меньшую дистанцию, несмотря на то, что Марс находится на расстоянии около 401 миллиона километров от Земли. Вместо того, чтобы путешествовать назад и вперед с Земли (что потребовало бы огромных ретрорефлекторов) лазерным лучам нужно будет просто перемещаться туда и обратно с будущего орбитального аппарата Марса, оснащенного соответствующим излучателем.