«И на Марсе будут яблони цвести», – оптимистично заявляли наши соотечественники меньше полувека назад. Они верили во всесилие науки, в то, что она стоит на службе человечества и рано или поздно откроет ему дорогу ко всем тайнам Вселенной. Во второй половине ХХ века люди были уверены: буквально через пару десятков лет на Земле случится настоящий научный прорыв – человек выйдет в космос как полноправный хозяин и приступит к освоению Солнечной системы. И срок, который называли самые разнообразные прогнозы, – начало XXI столетия – совсем не считался фантастическим.
Правда, история показала, что люди ХХ века слегка ошиблись в расчетах – новый век уже настал, а колонии на ближайших планетах пока не появились. Однако отчаиваться не стоит: после долгих лет застоя в этой области человечество снова заинтересовалось космосом. И изучение нашего ближайшего соседа – Марса – стало сегодня одной из основных «космических тем».
Первыми об освоении Красной планеты заговорили, как водится, фантасты. Они задали сакраментальный вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» Они же предположили, что именно там человечество создаст первый форпост на пути к звездам. Возможно, художественные произведения предвосхитили события, которые происходят в наши дни, а может быть, ученые «заразились» романтикой дальних странствий, начитавшись в юности историй о марсианских первопроходцах. Так или иначе, сегодня возможность создания колонии на Красной планете воспринимается уже не как фантастика, а как не очень далекая перспектива.
Пока же люди вовсю изучают ближайшего соседа, чтобы собрать максимально возможное количество информации. И не просто рассматривают планету в телескоп – на Марс уже отправлено несколько аппаратов, призванных исследовать химический состав почвы, климат и прочие условия, которые необходимо будет учесть первым «марсианам».
На Красной планете побывали уже 5 марсоходов. Первый из них, «Прибор оценки проходимости – Марс» (ПрОП-М), созданный советскими конструкторами, достиг нашего соседа еще в 1971 году. Однако информацию передать не смог: связь с аппаратом была потеряна всего через 15 секунд – судя по всему, оборудование вышло из строя из-за пылевой бури. Но первый шаг был сделан – аппарат коснулся поверхности и отправил первый сигнал.
Следующий марсоход – Sojourner, или «Пришелец» – был отправлен на Красную планету только в 1997 году в рамках программы NASA Mars Pathfinder («Марсопроходец»). Его работа оказалась гораздо более эффективной – с помощью альфа-протон-рентгеновского спектрометра он исследовал почву и несколько камней, установил их химический состав и тем самым доказал, что в марсианском грунте содержится оксид железа и даже магнетит.
«Пришелец» проработал на поверхности чужой планеты 3 месяца – гораздо больше расчетного срока (отправляя его, конструкторы полагали, что аппарат продержится максимум месяц). Однако в конце концов из-за неисправности батареи связь с ним также была потеряна.
Марсоходы – не единственные аппараты, спускавшиеся на поверхность Красной планеты. В 1975 году в направлении Марса были запущены аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2». Первый исследовал планету с орбиты, отправляя на Землю ценнейшие данные до 1982-го. Второй спустился на Марс и функционировал до 1980-го. Однако «Викинг-2» нельзя считать марсоходом в полном смысле этого слова: в отличие от остальных аппаратов, он не мог двигаться по поверхности планеты.
Еще одним «посланцем» стал посадочный модуль «Феникс», работавший в 2008 году, – первый механизм, побывавший в полярном регионе Красной планеты. К слову, его цели во многом перекликаются с задачами, которые предстоит выполнить Curiosity, спустившемуся на поверхность Марса в августе 2012 года, – обнаружить воду, а также найти ответ на вопрос, могут ли здесь существовать микроорганизмы.
В январе 2004 года, в рамках новой исследовательской программы Mars Exploration Rover, NASA запустило целых два аппарата-близнеца – Spirit («Дух») и Opportunity («Благоприятная возможность»).
Конструкция Spirit оказалась настолько удачной, что аппарат стал в некотором роде ударником труда, проработав гораздо дольше, чем было запланировано, и проехав по поверхности Марса 7,73 км вместо запланированных 600 м. При этом он успешно выполнял свою основную задачу – исследовал грунт на дне нескольких кратеров. Правда, ожидаемых результатов ученые не получили: вместо осадочных пород, которые могли бы образоваться здесь, если бы эта часть Марса была в прошлом покрыта водой, марсоход обнаружил только породы вулканического происхождения. В конце концов, в марте 2010 года «Дух» застрял в песчаной дюне, и после нескольких попыток освободить его, ученые вынуждены были бросить аппарат на произвол судьбы.
Благоприятные возможности
Судьба второго «близнеца», Opportunity, оказалась еще более необычной. Аппарат, достигший поверхности Марса всего тремя неделями позже «Духа», к удивлению его собственных создателей, функционирует до сих пор! Расчетный срок его работы составлял 90 марсианских суток или 92 земных. На сегодняшний день он превысил свой ходовой резерв уже в 35 раз, пройдя за это время 35 км и произведя исследования грунта в нескольких кратерах. Данные, которые марсоход передал ученым, позволили существенно расширить представления о Красной планете. В частности, именно благодаря Opportunity специалисты окончательно удостоверились, что когда-то на Марсе была вода. Это открытие стало, пожалуй, самым важным за всю историю марсианских исследований: ведь там, где есть вода, вполне вероятно, может существовать и жизнь!
2 июля 2012 года команда операторов и исследователей Opportunity отмечала своеобразный юбилей – 3-тысячный марсианский день с начала функционирования марсохода. Это стало поводом не только для подведения некоторых итогов, но и для того, чтобы еще раз рассказать общественности о том, какие важные и интересные открытия были сделаны за это время.
Вторым – вернее, хронологически первым – не менее интересным открытием стала марсианская «черника». Разумеется, не лесная ягода – так ученые назвали минеральные образования на поверхности грунта, заснятые марсоходом. Скопления крошечных шариков, темных из-за присутствия железа, стали одним из первых инопланетных чудес, которые увидели наблюдатели с Земли сразу после приземления Opportunity. К слову, «черника» стала доказательством того, что на Марсе некогда присутствовала вода – эти шарики могли образоваться только при попадании богатой минералами влаги в поры скал и камней.
А несколько месяцев назад, исследуя скальный выход, названный учеными Кирквуд, марсоход обнаружил скопления шариков, очень похожих на «чернику», но совсем другого оттенка. «Это одни из самых странных изображений, полученных за все время миссии, – прокомментировал находку главный исследователь Opportunity Стив Сквайерс. – В Кирквуде много таких маленьких шариков. Мы, конечно, сразу решили, что это «черника», но это что-то другое. Мы никогда не видели такого плотного скопления на обнаженных горных породах Марса». Анализ показал, что железа в этих новых шариках содержится намного меньше. Однако точный состав пока не установлен. «Похоже, они более твердые снаружи и мягкие внутри. Они разные по концентрации, структуре, составу и распределению. Перед нами чудесная геологическая загадка. У нас множество рабочих гипотез, но ведущую мы пока не выбрали. На это потребуется время, поэтому нам нужно быть объективными», – сообщил Сквайерс.
За 8 лет работы марсохода не обошлось, конечно, и без ЧП. В 2005 году с Opportunity произошло то же, что и с его «близнецом» Spirit – он увяз в песке и остановился. Однако терять еще один аппарат исследователи были не намерены. 2 месяца операторы с Земли маневрировали, сдвигая аппарат буквально по несколько сантиметров в день, и все же освободили машину. К слову, марсоход и сам помогал исследователям: именно благодаря снимкам, которые он передавал, ученым удалось создать подробную модель местности, в которой застрял Opportunity, и разработать план спасения.
В том, что Opportunity продержался так долго, нет ничего удивительного: марсоход – настоящий шедевр инженерной мысли. Он может управляться оператором с Земли, но способен и двигаться самостоятельно, получив соответствующую команду. При этом программное обеспечение марсохода позволяет ему анализировать рельеф и выбирать путь с таким расчетом, чтобы избежать серьезных препятствий. Кроме того, конструкторы NASA учли опыт Sojourner и усовершенствовали его ходовую часть, чтобы она идеально подходила для рельефа Марса. Сложная система подвесок позволяет Opportunity справляться с неровностями и преодолевать преграды, которые превышают по размерам колеса аппарата. Специальная пружина, соединяющая колеса, позволяет гасить силу удара, защищая приборы от повреждений.
Однако не стоит забывать, что, в отличие от первых марсоходов, Opportunity должен не просто уметь передвигаться по поверхности чужой планеты. Его задача – проводить исследования. И он оснащен для этого всем необходимым. У него целых 3 основных фотокамеры: навигационная – помогающая ориентироваться в пространстве; панорамная – позволяющая ученым на Земле увидеть марсианскую почву в цвете, чтобы сделать предположения о ее составе и направить марсоход к интересующему их участку для детального анализа грунта; и микрокамера, дающая увеличенное, детальное изображение мелких частиц – по сути, микроскоп. Кроме того, Opportunity имеет несколько вспомогательных камер, позволяющих лучше ориентироваться в пространстве, а также способных передавать на Землю изображения самого марсохода, чтобы инженеры могли следить за его состоянием.
Кроме этого Opportunity оснащен целым набором инструментов для сбора научных данных. Миниатюрный тепловой эмиссионный спектрометр позволяет геологам в общих чертах оценивать состав скал и почвы и даже строить гипотезы о том, какие процессы сформировали тот или иной ландшафт. Спектрометр альфа-частиц производит более точный анализ участков, выбранных на основе данных эмиссионного спектрометра. Миниатюризованный Мессбауэровский спектрометр помогает находить и изучать горные породы, содержащие железо. На манипуляторе марсохода расположен бур, позволяющий брать образцы грунта с небольшой глубины. Дополняют картину магниты, которые притягивают содержащие железо частицы пыли.
Марсианское любопытство
Работа Opportunity оказалась гораздо более долгой и плодотворной, чем планировали его создатели. Однако марсианская программа расширяется – NASA уже всерьез планирует отправить на Красную планету людей. Поэтому в какой-то момент возможностей марсохода-долгожителя оказалось недостаточно, чтобы провести все исследования, необходимые для подготовки экспедиции. И 26 ноября 2011 года к Марсу стартовал новый самоходный аппарат, оснащенный гораздо более современной и разнообразной аппаратурой – Curiosity («Любопытство»). А 6 августа 2012 года марсоход достиг поверхности Красной планеты и приступил к выполнению своей миссии.
Задачи, поставленные перед Curiosity, гораздо более обширны, чем те, что до сих пор выполняет Opportunity. Новый аппарат должен не просто взять пробы грунта, а провести подробное исследование геологической структуры Марса. Кроме того, он собирает точные сведения о климате планеты, составе ее атмосферы, спектре радиоактивного излучения. К слову, измерять уровень радиации датчики аппарата начали еще в полете. Помимо всего прочего, с помощью Curiosity ученые надеются наконец дать однозначный ответ на сакраментальный вопрос, есть ли жизнь на Марсе, или установить, существовала ли она в прошлом. Однако самая важная миссия «Любопытства» – подготовка к высадке на планету первых людей. Вполне возможно, что именно на основе данных этого аппарата эксперты выберут даже место, в котором она произойдет.
Конечно, первые дни пребывания Curiosity на Марсе не принесли никаких сенсационных открытий – они были посвящены проверке работоспособности всех систем машины и сохранности точных приборов после многоэтапной посадки. Затем марсоход совершил несколько пробных «вылазок» – путешествий протяженностью всего в десяток-другой метров. Последняя «тестовая дистанция» составляла 40 м – своеобразный «рубикон». Дело в том, что скорость обмена данными между марсоходом и центром управления на Земле составляла на тот момент 16 минут – и из-за такой задержки сигнала операторы смогли бы экстренно затормозить только в том случае, если бы препятствие было замечено на этом расстоянии. Осторожность ученых была отчасти оправдана: датчик, анализирующий скорость и направление ветра, при посадке оказался поврежден. Правда, по заверениям исследователей, это не мешало аппарату выполнять основную функцию – исследовать поверхность планеты и искать условия, в которых могла бы зародиться жизнь. Но в итоге все ходовые системы оказались в порядке, и марсоход признали пригодным к путешествиям на длинные дистанции. Аппарат наконец заработал в полную силу.
Первое маленькое путешествие по поверхности Красной планеты марсоход совершил в день рождения «отца современной фантастики» Рэя Брэдбери, который, к сожалению, не дожил до посадки Curiosity на Марс ровно 2 месяца. 22 августа 2012 года писателю исполнилось бы 92 года. К слову, Брэдбери интересовался строительством Curiosity и даже посещал лаборатории, где разрабатывался марсоход. По просьбе инженерно-научной команды, вдохновленной общением с великим фантастом, NASA назвало место, где Curiosity впервые коснулся поверхности Красной планеты, «Местом посадки имени Брэдбери».
Первые месяцы работы «Любопытства» оказались удивительно плодотворными. На одной из серий снимков, присланных аппаратом, ученые обнаружили геологическое образование, больше всего похожее на русло пересохшей реки. Об этом говорила гладкая галька – придать камням такую форму могла бы только жидкая среда. По виду и расположению гальки ученые сделали вывод: когда-то здесь протекал ручей – скорость течения была около 90 см в минуту, а глубина – примерно по пояс взрослому человеку.
Полученные данные вдохновили ученых, тем более что место посадки – кратер Гейла – было выбрано именно потому, что там обнаружили насыпь, состоящую, по предположениям экспертов, из осадочных пород, принесенных водой.
Так есть ли жизнь на Марсе?
Это была не единственная сенсация, подаренная «Любопытством». 3 декабря пресс-служба NASA заявила, что марсоход обнаружил в образцах марсианского грунта сложные химические соединения – хлорин, серу, углерод, воду. Более того, аппаратура зафиксировала следы органических соединений – именно таких, какие могли бы стать основой для возникновения примитивных форм жизни.
Правда, триумф исследователей был омрачен одним фактом: незадолго до запуска Curiosity стерильность аппарата была нарушена. «Она (лаборатория) обнаружила органические соединения, простейшие органические соединения. Мы просто не знаем, марсианского ли они происхождения», – осторожно высказался по этому поводу научный руководитель проекта Джон Гротцингер.
Дело в том, что для чистоты эксперимента было необходимо избавить аппарат от всех следов земной среды. На нем не должно было остаться буквально ни молекулы кислорода или воды и ни единой бактерии – словом, ничего способного обмануть чувствительные датчики. Однако незадолго до старта инженеров, занимавшихся разработкой аппарата, одолели сомнения: что если посадка на Марс пройдет не в штатном режиме? Что если Curiosity ударится о грунт? Ведь при этом может пострадать оборудование!
Один из основных инструментов марсохода – набор буров, способных проникнуть под поверхность планеты и получить оттуда образцы. Перед полетом их разместили в специальном отсеке, из которого в случае необходимости их должен был извлечь особый механизм. Если бы он оказался испорчен, исследовательская миссия аппарата стоимостью 2,5 млрд. долларов попросту провалилась бы. И инженеры смонтировали на одном из буров дополнительную насадку, которую марсоход мог бы установить «самостоятельно» после посадки.
Тогда-то и был нарушен режим стерильности. По подсчетам специалистов, на бурах может находиться до 250 тыс. спор разнообразных бактерий. И вполне возможно, что Curiosity обнаружил следы именно их присутствия. Для исключения этой возможности, по словам Джона Гротцингера, необходимо исследовать множество новых образцов, а это потребует времени. «Второе имя Curiosity – «терпение», – добавил ученый. Так что вопрос, есть ли жизнь на Марсе, пока остается открытым.
У человека, представляющего себе, что такое вакуум, может возникнуть закономерный вопрос: неужели бактерии, оставшиеся на бурах марсохода, могли пережить 8-месячный перелет в безвоздушном пространстве? Но оказывается, споры земных микроорганизмов удивительно устойчивы к воздействию неблагоприятной среды. Примером тому может послужить история «Сервейера-3». Этот автоматический аппарат был отправлен на Луну в 1967-м, за 2 года до того, как на ее поверхность впервые ступил человек. Одной из целей этого беспилотного полета – наряду с отработкой мягкой посадки на лунную поверхность – было исследование устойчивости микроорганизмов к условиям открытого космоса.
Команда «Аполлона-11» не нашла, да и не искала «Сервейер-3». Зато члены второй экспедиции – экипаж «Аполлона-12» – обнаружили аппарат, взяли пробы с его поверхности и даже привезли на Землю некоторые детали. Каково же было удивление ученых, когда на частях аппарата обнаружились жизнеспособные бактерии стрептококка!
Правда, у ученых еще тогда возник вопрос: а не была ли нарушена стерильность уже по возвращении астронавтов? И буквально пару лет назад у этой версии появились новые доказательства – «микробы с Луны» оказались очередной фикцией. Но сомнения все равно остались…
Зато наличие бактерий – не важно, земных или местных – породило опасность, о которой ученые до этого даже не задумывались. Отправляя каждый новый марсоход, исследователи надеялись обнаружить на Красной планете воду. Теперь же для Curiosity это крайне нежелательно: ведь вода, теоретически, может «оживить» микроорганизмы. Конечно, ультрафиолетовое излучение, повышенный радиационный фон, разреженная атмосфера, в основном состоящая из углекислого газа, а также холода, иногда доходящие до –70 С0 – не самые благоприятные условия для их развития, потому шансов выжить у них немного. Однако существует возможность – опять-таки, теоретическая, – что эти факторы вызовут мутации. И в результате Марс окажется заражен микроорганизмами.
С одной стороны, это докажет, что жизнь на Красной планете возможна. С другой – насколько опасной может оказаться новая бактерия, судить не берется никто. А потому осторожность заставляет исследователей избегать даже намеков на присутствие воды. Впрочем, в той местности, где сейчас находится Curiosity, ее, скорее всего, нет. «Мало шансов найти воду или лед в районе кратера Гейла, – успокоил один из руководителей программы NASA по исследованию Солнечной системы Дэвид Лэйвери. – На одну чашу весов мы положили риск, связанный с тем, чтобы обеспечить работоспособность хотя бы одного бура, а на другую – риск вообще лишиться возможности бурить».
Проницательный взгляд
Миссия Curiosity еще не завершилась, а NASA уже заявило о старте нового проекта по исследованию Красной планеты. Он получил название InSight. Это слово, которое переводится как «Проницательность», одновременно является аббревиатурой фразы «Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport» («Исследование внутреннего строения через изучение сейсмической активности, геодезии и теплопередачи»).
Впрочем, «Проницательность» нельзя считать наследником «Любопытства». Скорее, исследователи пойдут по стопам разработчиков «Феникса» – их опыт будет использован в конструкции аппарата, да и задачи его будут примерно теми же. Правда, на этот раз исследования будут проводиться на более высоком уровне. InSight исследует не только поверхность, но и внутреннюю геологическую активность Марса. «Предыдущие миссии на Марс изучали историю Красной планеты по ее поверхности: каньонам, вулканам, скалам и почве. Но никто еще не ставил цель исследовать ранние этапы эволюции планеты, своего рода «строительные блоки», из которых она была сложена. А это можно сделать, только заглянув под ее поверхность», – говорится в официальном заявлении разработчиков проекта.
Одним словом, интерес человечества к Марсу только усиливается. И, вполне возможно, силы и средства, затраченные на его изучение, воздадутся сторицей. Ведь кроме научных данных, которые расширяют наше представление о Вселенной, исследователи получают возможность отработать свои инженерные находки в условиях, кардинально отличных от земных. А это значит, что рано или поздно подобные устройства полетят и к другим объектам Солнечной системы, еще больше расширяя горизонты человечества.
Что же касается Марса, то он уже готовится принимать первых людей. И, вполне возможно, фантастические романы, на которых выросло не одно поколение, очень скоро станут реальностью.
