Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете
Шрифт:
Рис. 2.3. «Спирит» отбрасывает тень на поверхность Марса (фотографии: Космические научные системы Малин/НАСА)
Миссии каждого из роверов были запланированы на 90 солов. До того как закончилось номинальное время работы, оба аппарата нашли веские доказательства существования жидкой воды в марсианском прошлом. В марте 2004 года научная команда программы марсианских исследовательских роверов объявила, что «Оппортьюнити» нашел убедительные свидетельства тому и в составе, и в морфологии изученных камней. Через несколько дней команда объявила, что «Спирит» открыл отложения соли, остатки древней береговой линии в кратере Гусева. С таким заделом оба ровера активно продолжили работу.
Рис. 2.4. Следы гусениц марсохода «Оппортьюнити» на Марсе: а) вид с марсохода;
В течение шести с лишним лет марсоходы продолжали научные исследования, осторожно передвигаясь по поверхности Марса во время марсианских зим, пылевых бурь, невзирая на механические неисправности и временные приступы амнезии. «Спирит» оправдал свое название (в переводе с английского – «дух»), преодолев многочисленные сложности, включая проблемы с правым передним колесом, которое стало плохо работать в июне 2004 года. Роверу приказали дать задний ход, при этом неисправное колесо подрагивало, передвигаясь по гладким участкам поверхности. Инженеры заставляли марсоход очищать камни от пыли и наскакивать на крупные булыжники, исследовали почвы в мельчайших деталях, наблюдали прохождение Фобоса по диску Солнца, запечатлели пылевые смерчи, мчащиеся по поверхности Марса, и даже видели метеоры в небе над планетой. Библиотека необработанных изображений с марсоходов включает невероятное множество снимков: от изумительных панорамных пейзажей до крупных планов мельчайших песчинок. Все кадры можно посмотреть в Интернете, если у вас есть время пролистать более четверти миллиона фотографий [8].
В мае 2009 года колеса «Спирита» проломили корку поверхностного слоя грунта и увязли в рыхлом песке. Из песка марсоход вызволить не удалось, и НАСА объявило «Спирит» стационарной научной платформой. За время, проведенное на Марсе, аппарат преодолел 7730 метров пути. Сотрудники команды изучили грунт, в котором застрял «Спирит», и детальный анализ разрытых слоев снова указал на то, что в прошлом на Марсе могла существовать вода. Чуть меньше чем через год ровер замолчал, последняя передача сигнала состоялась в марте 2010 года. Тем временем «Оппортьюнити» продолжал работать. Жизнестойкий двойник «Спирита» годами колесит от одного удивительного объекта к другому. На конец 2010 года он проделал больше половины пятнадцатикилометрового пути к кратеру Индевор. Если он переживет еще одну зиму и если марсианские ветра сдуют пыль с его солнечных батарей, «Оппортьюнити» продолжит поездку. [10] Несмотря на те впечатляющие достижения роверов, самым большим успехом все же нужно считать тот факт, что благодаря этим открытиям НАСА смогло в чем-то убедить Конгресс США. В марте 2009 года он единогласно выразил одобрение работе марсоходов, признавая «…успешность и значимый научный вклад марсианских исследовательских роверов НАСА».
10
По состоянию на 4 октября 2016 года «Оппортьюнити» преодолел 43,44 километра и продолжает работать. – Прим. пер.
В 2004 году поверхности Марса достиг первый европейский зонд. В рамках амбициозной миссии «Марс Экспресс» на Красную планету были отправлены французско-итальянский орбитальный аппарат и английский посадочный модуль «Бигль II». Хотя «Бигль II» разбился при посадке, орбитальный модуль функционировал успешно, передавая на Землю огромное количество данных, включая информацию об обнаружении следовых количеств метана в марсианской атмосфере [9]. Сначала они казались спорными, но теперь их достоверность окончательно подтверждена. В 2009 году команда исследователей из центра полетов имени Годдарда НАСА объявила, что удалось не только подтвердить наличие метана в атмосфере Марса на основании наблюдений, сделанных на поверхности планеты, но и обнаружить многочисленные «плотные шлейфы» газа, которые появляются при потеплении весной и летом. Эти струи газа, обнаруженные в северном полушарии Красной планеты, были видны над областями, которые имеют отметины, характерные для древнего подпочвенного льда или текущей воды [10].
Рис. 2.5. «Марс Реконнэйсенс Орбитер» (рисунок предоставлен НАСА/ЛРД)
Была и еще более интригующая новость: исследовательская группа узнала, что на Марсе действует некий механизм, который удаляет метан из атмосферы с такой высокой скоростью, какую нельзя объяснить только фотохимическим разрушением под действием ультрафиолета. Что-то разрушает газ не за столетия, а всего за четыре земных года или даже за шесть месяцев. То есть наличие метана в современной марсианской атмосфере показывает, что где-то на Марсе должен быть источник, где вырабатывается метан, и этот источник действует сейчас. Такое явление может объясняться биологическими или гидротермальными геологическими процессами, а значит, либо на Марсе есть жизнь, либо как минимум под поверхностью есть условия, подходящие для жизни. Таким образом, если бы исследователи пробурили породы и взяли образец среды, в которой выделяется метан, они, с высокой вероятностью, нашли бы там живые организмы. Изучая их в своей лаборатории, астронавты смогли бы определить, подчиняется ли марсианская жизнь тем же биохимическим процессам, что земная, или развивалась совсем иначе. Вся жизнь на Земле – будь то грибы, люди, крокодилы или бактерии – существует благодаря сходным биохимическим процессам, в которых задействованы одни и те же аминокислоты, и методу передачи структурной информации от поколения к поколению через РНК и ДНК. Но должна ли жизнь
Аппарат НАСА «Марс Реконнэйсенс Орбитер» (МРО) был выведен на орбиту в 2006 году. Он начал картировать Марс, используя камеру, которая позволяла непосредственно видеть «Спирит» и «Оппортьюнити» из космоса и управлять ими на маршруте. С помощью фотографий, сделанных МРО, мы можем отобрать для высадки аппаратов места, где нет булыжников, чтобы обеспечить безопасность будущих исследователей, автоматических или живых. В 2008 году «Феникс», названный так потому, что его построили из запасных частей, оставшихся после неудачной программы «Марс Полар Лэндер» 1999 года, сумел все-таки успешно высадиться на северный полюс Марса. С тех пор как Кристиан Гюйгенс открыл яркие полярные шапки Марса в 1672 году, их состав был предметом научных споров. «Феникс» обнаружил чистый водяной лед, решив вопрос раз и навсегда, по крайней мере для северного полюса Марса.
Рис. 2.6. Марсианская научная лаборатория «Кьюриосити» (рисунок предоставлен НАСА/ЛРД)
Следующей миссией НАСА, которую собирались отправить на Марс, была «Марсианская научная лаборатория» («Марс Science Laboratory»). Сейчас она переименована в «Кьюриосити» (по-русски «любопытство») по предложению двенадцатилетней жительницы Канзаса Клары Ма), запуск запланирован на ноябрь 2011 года, а высадка на Марс – на август 2012 года. [11] «Кьюриосити», питаемый радиоизотопным генератором, который позволит ему работать вне зависимости от количества солнечного света или времени года, будет нагружен научной аппаратурой в 11 раз больше, чем «Спирит» или «Оппортьюнити», и сможет путешествовать намного дальше и быстрее. Уровень технической оснащенности (и финансовых вложений) можно оценить по данным из табл. 2.1, в которой сравниваются «Кьюриосити» и его предшественники – марсианские исследовательские роверы.
11
В реальности «Кьюриосити» стартовал с Земли 26 ноября 2011 года, прибыл на Марс 6 августа 2012 года. – Прим. пер.
Таблица 2.1. Сравнение «Кьюриосити» с марсианскими исследовательскими роверами «Спирит» и Оппортьюнити»
«Кьюриосити» будет оснащен комплексом камер, позволяющих создавать полноцветные трехмерные фотографии и фильмы. Камеры были разработаны специалистами по изображениям из космического научного центра Малин при участии создателя «Аватара» Джеймса Кэмерона. Роботизированная рука «Кьюриосити» будет оснащена микроскопом, который позволит увидеть останки микроорганизмов, если они обнаружатся в исследуемых камнях и почвах. Также на марсоходе будет установлен лазер от лаборатории Лос-Аламос, способный испарять камни на расстоянии до 7 метров, и французский спектрометр для изучения химического состава полученного пара. Дополнительные инструменты для определения элементного и минералогического состава образцов грунта включают канадский рентгеновский спектрометр на -частицах, российский нейтронный спектрометр и американский прибор, использующий в своей работе рентгеновскую дифракцию и флуоресценцию, для изучения химического и минералогического состава образцов. Также «Кьюриосити» будет оборудован газовым анализатором, разработанным совместно с Французским космическим агентством (CNRS), который будет не только искать в марсианской атмосфере следы органических газов, таких как метан, но и определять на основании изотопного состава, имеет газ геохимическое или биологическое происхождение. Испанский метеорологический блок позволит измерять атмосферную влажность, давление, скорость ветра и его направление, температуру воздуха и почвы, а также уровень ультрафиолетового излучения. И кроме того, «Кьюриосити» оборудован американо-германским прибором RAD, который будет измерять и давать характеристику спектру излучения марсианской поверхности для подготовки к появлению людей-исследователей.
Таким образом, «Кьюриосити» обещает быть значимой, но рискованной миссией, поскольку НАСА пренебрегло стратегией использования множества маленьких зондов вместо одного большого после неудачного запуска «Марс Обзервер». Действительно, в 2008 году, еще задолго до запуска «Кьюриосити», когда программа марсианских исследований уже была близка к провалу, научный руководитель НАСА смалодушничал и попытался поставить на миссии крест, основываясь на прогнозе о 20 %-ном перерасходе средств (после того как 80 % суммы уже израсходовали).
Дело спасли только бурная ответная реакция защитников миссии, среди которых был и я, и решительный настрой строгого руководителя НАСА Майкла Гриффина, готового взять всю ответственность на себя. Итак, нам всем остается ждать, затаив дыхание, когда «Кьюриосити» будет проходить взлетное и посадочное испытания огнем.
Рис. 2.7. Копии трех поколений марсианских роверов выставлены в Лаборатории реактивного движения. В центре – маленький «Соджорнер», который высадился на Марс в 1997 году. Слева – один из марсианских исследовательских роверов («Спирит» или «Оппортьюнити»), которые оказались на Марсе в 2004 году. Справа – «Кьюриосити», прибывший на Марс в 2012 году (рисунок предоставлен НАСА/ЛРД)