Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Ричард Вагнер

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 подчиняться тем же правилам во всех уголках Вселенной? Или же мы – один из примеров среди огромного множества возможностей? Эти вопросы ключевые для понимания жизни вообще. Открытие метана станцией «Марс Экспресс» подсказывает, что ответы могут ожидать нас на Красной планете.

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.

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 α-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)

Также в расписании полетов на 2011 год стоял запуск совместной российско-китайско-финской миссии «Фобос-Грунт».[12] Запуск был произведен с космодрома Байконур с использованием украинской ракеты-носителя «Зенит». Планировалось, что в миссии будут задействованы первый китайский межпланетный орбитальный зонд «Инхо-1» (созданный для изучения ионосферы и магнитосферы Марса), два финских метеорологических посадочных модуля «Метнет» (так-то, страны, не стремящиеся быть космическими державами!),[13] а также российский модуль, который должен был высадиться на Фобос, изучить его с помощью российско-китайского набора инструментов, собрать образцы грунта и вернуться с ними на Землю. Если бы миссия оказалась успешной, она стала бы первой межпланетной кампанией по сбору образцов грунта, которая могла бы проторить дорогу для последующих российских проектов по сбору проб с астероидов, комет и спутников далеких планет.

В ближайшие годы планируется еще некоторое количество автоматизированных миссий, в том числе миссия НАСА под названием MAVEN (Марс Atmosphere and Volatile EvolutioN – «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») для изучения ионосферы и атмосферы Марса, запланированная на 2013 год,[14] и запуск аппарата «Марс Сайенс Орбитер» (Mars Science Orbiter) 2016 года – его задачей будет поиск метановых шахт, которые могут привести нас к местам под поверхностью Марса, где теплится жизнь. Также на 2016 год запланировано появление роверов-близнецов ExoMars («Экзомарс»).[15] Их совместно разрабатывают НАСА и Европейское космическое агентство (ЕКА) как часть их общей инициативы по исследованию Марса. Эти аппараты будут искать следы прошлой или настоящей жизни на поверхности Красной планеты.[16] В стадии обсуждения находится множество дополнительных будущих миссий, включая Mars Aerial Platform («Марс Эриал Платформ», МЭП), которая разработана мной и моими коллегами по «Мартин Мариетта».[17] МЭП – проектный вариант малобюджетной миссии, которая передаст на Землю десятки тысяч фотографий марсианской поверхности в высоком разрешении, проанализирует и проведет картографирование глобальной циркуляции атмосферы, а также изучит поверхность и подповерхностные слои Марса с помощью методов дистанционного зондирования. В основе миссии лежит высокотехнологичный вариант очень простой идеи – использования воздушных шаров. МЭП будет работать следующим образом: одна ракета-носитель серии «Дельта» доставит полезную нагрузку МЭП на траекторию, ведущую к Марсу. Полезная нагрузка будет состоять из космического аппарата с восемью капсулами, в каждую из которых упакованы воздушный шар, оборудование для развертывания и корзина, несущая научную аппаратуру. За десять дней до прибытия на Марс космический аппарат, вращаясь как волчок, выпустит капсулы в направлениях, которые гарантировали бы их посадку на больших расстояниях друг от друга. По мере того как каждая капсула начнет снижаться, проходя через атмосферу, раскроется парашют, который замедлит капсулу для подхода к точке, в которой можно надуть шар. Каждый из них будет изготовлен из широкодоступного материала – капрона, толщиной всего 12 микрон – одна треть толщины стандартного пластикового мешка для мусора. Несмотря на кажущуюся легкость, эти шары окажутся удивительно прочными. В таком нейлоне отсутствуют поры, а значит, шары из него не будут пропускать наружу заполняющий их газ и смогут сохранять форму не в течение нескольких дней, а хотя бы несколько месяцев. После надувания шаров парашют, капсула и вспомогательное снаряжение отстреливаются, обеспечивая метеорологическому оборудованию мягкую посадку на марсианской поверхности. Теперь свободные от постороннего оборудования шары начинают странствие над Марсом, которое может продлиться сотни дней.