Зачем США отправили на Марс миссию Perseverance
30 июля в 14:50 по московскому времени с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета Atlas V с марсоходом Perseverance на борту.
Историческое значение момента трудно переоценить: миссии такого масштаба запускают в среднем раз в десятилетие, и каждая следующая расширяет наши представления о Марсе. По современным представлениям жизнь на Красной планете вполне возможна, и по мере дальнейшего изучения вероятность ее обнаружения растет.
Впрочем, скорее всего, это не та жизнь, которую изображают в книгах и фильмах о космосе.
Образ инопланетян до сих пор будоражит массовое сознание (например, согласно июльскому опросу ВЦИОМ, более трети россиян уверены, что представители иных миров время от времени посещают Землю), однако концепт «марсианской цивилизации» еще в XX веке перекочевал из науки в поп-культуру.
«Профиль» попытался разграничить реальность и фантастику в марсианском вопросе.
Для чего американцам новый марсоход?
В контекстеА что ты скажешь на это, Илон Маск? Сам «лунный клоун» Рогозин и тот попытался отыграть свое заявление про батут: «Я их таким образом предупредил. Это сработало. Это была не шутка с нашей стороны, а реальная угроза. И ее услышали».
Цель Perseverance (в переводе с английского – «настойчивость») – обнаружение жизни на Красной планете. По сути, тем же занимались и предыдущие исследовательские миссии, но так явно эта формулировка еще не звучала.
«Запуск Perseverance – первый случай в истории, когда основной задачей являются исследования в области астробиологии», – заявил директор NASA Джим Брайденстайн.
Ровер отправится в древний кратер, когда-то бывший дном озера, и соберет образцы марсианского грунта. Впервые планируется не просто проанализировать его состав, но и доставить на Землю.
Это сложная операция: вначале одна из ступеней Perseverance поднимет груз на орбиту Марса, откуда его заберет следующий аппарат, который хотят запустить через несколько лет.
При этом комплектующие Perseverance пришлось обработать особым образом, чтобы не допустить попадание в образцы почвы земных органических молекул.
Perseverance
Также во время миссии предполагается отработать ряд перспективных технологий. Главная из них – добыча кислорода из атмосферы Марса: если ее удастся освоить, для пилотируемого полета на Красную планету не придется запасать кислород на все время экспедиции.
Беспрецедентным решением стало и наличие на борту марсохода специального вертолета, который будет осуществлять разведывательные рейды: раньше человечество не практиковало «внеземную авиацию».
Наконец, впервые посадку на поверхность Марса можно будет услышать: для этого на ровере предусмотрены микрофоны.
Таким образом, Perseverance получился самым «навороченным», самым тяжелым (более 1000 кг) и самым дорогим (около $2,7 млрд) аппаратом из всех, когда-либо отправлявшихся на Красную планету. Прямая трансляция старта миссии доступна на канале NASA в Youtube.
Чего добились предыдущие марсоходы?
За последние полвека на Марс отправились десятки миссий со спускаемыми аппаратами, но многие из них окончились неудачей – либо разбились при посадке, либо вскоре перестали передавать сигнал на Землю. Первый успех в исследованиях на поверхности Марса принадлежит американским зондам «Викинг-1» (1976-1982) и «Викинг-2» (1978-1980): снимки местности, химический анализ грунта, наблюдения за погодой.
Но то были стационарные аппараты. Первым же полноценным марсоходом стал Sojourner спустя целых 20 лет.
Но и он работал недолго: 4 июля 1997 года высадился на поверхность, 27 сентября последний раз вышел на связь. Как следует «объездить» Марс американцам удалось только в 2000-х. В 2004 году на Красную планету прибыли роверы-близнецы Spirit и Opportunity.
Первый служил до 2010 года, проехав в сумме 7,7 км вместо запланированных 600 метров (а затем застрял в марсианском бархане). Второй же оказался настоящим долгожителем: 14 лет, 2246 солов (марсианских дней), 45 преодоленных километров – все благодаря питанию от солнечных батарей, которые регулярно очищал, продлевая их ресурс, марсианский ветер. В конце концов мощная пылевая буря поглотила Opportunity.
Оба аппарата передали массу метеорологических и геологических данных, но даже их достижения померкли на фоне марсохода NASA третьего поколения – Curiosity, совершившего посадку на Красной планете в 2012 году. Куда более тяжелый (900 кг против 174 кг у «близнецов») и маневренный, он имеет на борту полноценную химическую лабораторию для анализа компонентов почвы и атмосферы. За несколько лет она позволила астрономам найти удивительные молекулярные соединения. К примеру, в 2013-м Curiosity обнаружил сочетания минералов, доказавшие наличие в прошлом на поверхности Марса пресноводных озер.
Сейчас Curiosity занимается подъемом на пятикилометровую гору Эолида, в слоях которой ученые надеются найти разгадку того, как менялся климат планеты за миллиарды лет ее существования. Надо отметить, что марсоход в целом сложное устройство: из-за того, что сигнал от Земли до Марса идет до 20 минут, он не может работать по прямым командам и вынужден быть во многом самостоятельным – роботизированным.
Curiosity
Помимо Curiosity, сейчас на Марсе работает еще один аппарат – американская станция InSight, с 2018 года изучающая геологическую активность планеты.
Неужели Марсом интересуются только США? А что Россия?
На заре марсианских исследований инициативой владел Советский Союз: пока американцы запускали пролетные миссии «Маринер», ограничиваясь фотографированием Марса с расстояния, советские конструкторы уже создали серию аппаратов, предназначенных для спуска на планету.
Первая посадка в итоге осталась за СССР: станция «Марс-3» благополучно достигла поверхности в декабре 1971 года.
На этом достижения заканчиваются: связь с аппаратом была утеряна уже через 14 секунд, а несколько других станций («Марс-2», «Марс-6», «Марс-7») потерпели крушение при посадке.
В середине 1970-х СССР планировал запустить марсоход «Марс-4НМ», выводить который должна была тяжелая ракета «Н-1», однако ее разработку бросили после поражения от США в лунной гонке. В дальнейшем была свернута и марсианская программа: СССР сосредоточился на исследованиях Венеры.
По слухам, партийные руководители предпочли уйти от прямого соперничества с США, опасаясь нового чувствительного проигрыша.
У постсоветской России отношения с Марсом тоже не складываются. Миссия «Марс-96» предусматривала доставку крупной станции с большим комплектом оборудования, однако все закончилось аварией еще на земной орбите.
В 2011 году аналогичное ЧП постигло миссию «Фобос-грунт», которая должна была исследовать спутник Марса Фобос и доставить образцы его породы на Землю.
В середине 2010-х была анонсирована миссия «Фобос-грунт-2», однако конкретики со сроками ее исполнения и объемом финансирования до сих пор не появилось.
Вместо этого российские власти переключились на сотрудничество с Европейским космическим агентством (ЕКА) по проекту «Экзомарс», де-факто признав, что страна не в состоянии в одиночку достичь Красной планеты.
Однако и «Экзомарс» пока буксует. Миссия 2016 года провалена: европейский посадочный модуль «Скиапарелли» разбился при спуске на поверхность Марса. Большие надежды возлагались на запуск второго «Экзомарса» этим летом: в составе миссии должен полететь марсоход Rosalind Franklin, оснащенный более совершенным оборудованием для бурения почвы и анализа молекул, чем Curiosity.
Но весной было объявлено о переносе запуска на 2022 год: официально – из-за пандемии коронавируса, по слухам – из-за сохраняющихся проблем с системой посадки, вследствие которых Rosalind Franklin рискует повторить судьбу «Скиапарелли».
Пока Россия «запрягает», на марсианском направлении ее уже обгоняют новые участники «космического клуба». На прошлой неделе свой собственный марсоход запустил Китай.
Технологически ровер «Тяньвэнь-1» уступает современным американским аналогам и нацелен на базовую программу исследований климата, атмосферы и гравитации, однако с точки зрения демонстрации технологий и амбиций КНР это знаменательный проект. Прибытие на Марс ожидается в апреле 2021-го.
Также на днях свою первую марсианскую миссию запустили ОАЭ. Полуторатонная станция «Аль-Амаль» направляется к Красной планете, чтобы, оставшись на ее орбите, собрать данные о марсианской атмосфере и причинах пылевых бурь.
Наконец, с 2014 года на орбите Марса вращается индийский спутник «Мангальян». В основном он занимается фотографированием планеты и двух ее спутников: еще одна не слишком прорывная, но важная «политическая» задача. Таким образом, в авангарде марсианских миссий остаются США, но постепенно формируется круг их последователей.
Индийская орбитальная миссия
Так есть ли жизнь на Марсе?
В контекстеЗапуски к Марсу и «небесный интернет» Америка возлагает большие надежды на SpaceX и Boeing, пилотируемые корабли которых должны избавить ее от необходимости летать на МКС российскими «Союзами» — впервые с 2011 года, когда была завершена программа «Спейс шаттл». Пилотируемый полет SpaceX Crew Dragon должен состояться в первом квартале.
Сегодня поверхность Марса представляет собой холодную каменистую пустыню с высоким уровнем радиации. Но ученые сходятся на том, что в древности планета обладала плотной атмосферой и обширными запасами воды. О марсианских водоемах заговорили еще в 2000-х, получив фотографии с марсохода Opportunity: овраги с камнями гладкой формы очень напоминали пересохшие русла земных рек.
В последние годы находят все больше следов былого присутствия воды.
Так, в 2018 году группа исследователей из Института SETI и Исследовательского центра Эймса определила границы 33 озер на южном полушарии Марса. А в марте 2019-го в Чикагском университете установили, что реки текли на Марсе еще 1 млрд лет назад и были обширнее, чем на Земле.
Что же пошло не так? По мнению астрономов, климатический коллапс на Марсе произошел из-за небольших размеров планеты.
Ее ядро быстро остыло и перестало генерировать магнитное поле, которое защищает атмосферу от воздействия солнечного ветра (радиации). Вкупе со слабой гравитацией это привело к тому, что почти всю атмосферу «сдуло» в космос, а вслед за ней улетучились остатки тепла и воды (некоторая ее часть сохранилась в виде вмерзших в грунт ледников на полюсах). И все же глубоко под поверхностью жидкость, возможно, сохранилась: до недавних пор ученые надеялись на кислотно-водные отложения, но
в 2018 году итальянские астрофизики нашли признаки полноценных подземных водоемов шириной до 200 км.
Такие водоемы, по всей вероятности, имеют стабильную температуру и недосягаемы для радиации. К тому же, как показало исследование Калифорнийского технологического института 2018 года, кислорода в них достаточно для развития микробов. Таким образом, жизнь на Марсе, если и существует, то, скорее всего, под поверхностью (отсюда необходимость бурить как можно глубже) и в виде примитивных микроорганизмов наподобие земных экстремофилов – существ, умудряющихся выживать в крайне агрессивных условиях.
А как насчет марсиан?
Спекуляции о жизни на Марсе уходят корнями в эпоху Просвещения. Они имели как философские предпосылки (в пику древней геоцентрической модели, где человек представлялся центром мироздания, гелиоцентрическая модель благоприятствовала рассуждениям о многообразии миров во Вселенной), так и чисто технические: астрономы могли делать заключения только по тому, что видели в телескопы, а те подталкивали к ложным выводам. В видоискателе Марс казался удивительно похожим на Землю.
Неудивительно, что в 1781 году астроном Уильям Гершель заключил, что Марс «крупный, но с умеренным климатом, так что его жители, вероятно, попадают в ситуации во многом похожие на наши»
А в конце XIX века ученый мир был взбудоражен «открытием» на Марсе сети искусственных каналов Персивалем Лоуэллом. Сложилось целое направление, отстаивавшее идею разумной марсианской цивилизации. Потребовалось более полувека, чтобы развенчать этот миф: снимки Марса с близкого расстояния, сделанные автоматическими станциями в 1970-е годы, подтвердили, что аккуратные линии на поверхности планеты, представлявшиеся каналами, на самом деле лишь оптическая иллюзия.
Но уже было поздно: образ марсиан подхватила массовая культура. Впрочем, на фоне открытий последнего времени, во многом развенчавших идею марсианской цивилизации, он теряет популярность. Неслучайно в последнем крупном фильме по теме Красной планеты – «Марсианине» 2015 года – под этим словом понимается землянин-переселенец.
Пилотируемые полеты на другие небесные тела, построение колоний и терраформирование (приближение климата к земным условиям) – такова, вероятно, ближайшая космическая повестка как в кино, так и в реальности. Впрочем, наличие технических, финансовых и политических ресурсов для отправки человека в дальний космос, равно как и целесообразность таких миссий – отдельная тема.
По сравнению с ней, поиски космических микроорганизмов выглядят куда меньшей фантастикой. Тем более, что роботизированные системы справляются с ними все успешнее.
* * *
Иван Дмитриенко
«Профиль»