Помоги проекту - поделись книгой:
Начиная с весны 1990 года я возглавил группу инженеров и исследователей в компании «Мартин Мариетта Астронотикс» в Денвере для разработки плана по первой высадке на Марс. План назвали «Марс Директ», и он представляет собой самый быстрый, самый безопасный, наиболее практичный и наименее дорогой способ начать разведку и покорение Марса.
Название «Марс Директ» можно перевести как «Прямо к Марсу», то есть оно говорит само за себя. Проект отбрасывает необязательные, дорогие и затратные по времени этапы: не нужно собирать корабли на низкой околоземной орбите; не нужно перезаправлять их в космосе; не нужны ангары на увеличенной космической станции; не требуется длительная разработка лунных баз в качестве подготовки к разведыванию Марса. Отказ от всего этого позволит совершить высадку на Марс, возможно, на двадцать лет раньше, без раздутых административных затрат, от которых страдают долгосрочные программы правительства.
По грубой оценке, бюджет «Марс Директ» находится в пределах 30 миллиардов долларов, которые пойдут на разработку необходимого оборудования, а каждая отдельная миссия на Марс стоила бы 3 миллиарда долларов, если бы космические корабли и снаряжение находились бы в процессе производства. Несмотря на то что сумма действительно велика, ее можно распределить на десять лет, в таком случае она составит около 7 % объединенных военного и гражданского космических бюджетов. Более того, эти деньги могут продвинуть нашу экономику вперед точно так же, как 100 миллиардов долларов (если перевести на сегодняшние деньги), выделенные на науку и технологии программы «Аполлон» и вложенные при высоком темпе экономического роста в Америке в 1960-х годах.
С позиции житейской мудрости «Марс Директ» выглядит привлекательным из-за его простоты, но также он может показаться невыполнимым – масса горючего и продовольствия, необходимых для полета людей на Марс, слишком огромна для прямого запуска с Земли. Подобные рассуждения верны во всем, за исключением одного пункта: требуемые для полета на Марс топливо и продовольствие не нужно брать на Земле. Их можно «найти» на Марсе.
На сегодня план «Марс Директ» выглядит следующим образом.
Август 2020 года
Новая многоступенчатая ракета, сформированная из зарекомендовавших себя блоков, отдыхает на стартовом столе на мысе Канаверал, от ее тонкой металлической обшивки в лучах восходящего солнца поднимается легкий пар. Конструкция напоминает одну из старых «Сатурн-5», ракету, которая мчала людей к берегам Моря Спокойствия. Грузоподъемность новой ракеты-носителя «Арес» примерно такая же, как у «Сатурна-5» в эпоху «Аполлонов», но внутри помещаются «рабочие лошадки» нескольких последних десятилетий, четыре главных двигателя и два боковых (твердотопливных) ускорителя от шаттла. Двигатели запускаются. Огонь и дым выписывают росчерк новой космической эры, пока «Арес» с грохотом несется в небо. Высоко над атмосферой Земли верхняя ступень «Ареса» отбрасывает отработавшие части, запускает свой единственный двигатель, работающий на горении водорода и кислорода, и толкает к Марсу 45-тонную полезную нагрузку, управляемую автоматикой, – возвращаемый на Землю аппарат.
Название возвращаемого на Землю аппарата говорит само за себя. Это устройство разработано для того, чтобы доставить экипаж астронавтов с поверхности Марса прямо в родные земные воды. Во время путешествия к Марсу ВЗА оснащен маленьким ядерным реактором, закрепленным на легкой тележке, автоматической химической лабораторией с набором компрессоров и несколькими научными роверами-марсоходами. Кабина экипажа ВЗА оснащена системой жизнеобеспечения, там есть еда и все необходимое для пребывания экипажа из четырех человек в течение восьми месяцев по дороге к Земле. Хоть на обратном пути на две стадии ускорения потребуется около 96 тонн двухкомпонентного метаново-кислородного топлива, ВЗА прибывает на Марс с абсолютно пустыми баками, имея в запасе всего 6 тонн жидкого водорода для производства горючего.
Февраль 2021 года
Двигаясь в космосе со средней скоростью примерно 27 километров в секунду, ВЗА долетает до Марса примерно за шесть месяцев. Во время снижения ВЗА использует специальную жесткую оболочку похожую на гриб, чтобы пробраться сквозь верхнюю часть тонкой марсианской атмосферы. Скорость аппарата резко падает, позволяя ему закрепиться на орбите. На ней корабль находится несколько дней для того, чтобы у сотрудников ЦУПа было время проверить все системы. Когда над выбранным местом высадки наступает ясное и почти безветренное утро и тени строго очерчены, аппарат наконец-то готов совершить посадку. Снова используя защитный чехол, ВЗА замедляется до дозвуковых скоростей, пока не раскроется парашют, который помогает совершить плавный спуск к поверхности Марса. В нескольких сотнях метров от поверхности парашют отстреливается, и зажигаются маленькие ракеты, чтобы касание было мягким.
Высадившись на рыжеватую марсианскую почву, ВЗА тут же принимается за дело, добывая топливо для обратной дороги из разреженного воздуха планеты. Дверь приземистого грузового отсека ВЗА отъезжает в сторону, и оттуда выкатывается тележка с маленьким ядерным реактором. Используя установленную на борту маленькую телевизионную камеру вместо глаз, сотрудники ЦУПа в Хьюстоне медленно уводят тележку на несколько сотен метров в сторону от места посадки. По мере движения тележки силовой кабель разматывается, сохраняя соединение химической установки ВЗА и маленького реактора. Когда тележка достигает подходящего места, лебедка поднимает реактор и опускает его в маленький кратер или другое естественное углубление в ландшафте. Реактор включается и начинает питать химическую лабораторию, выдавая 100 кВт. Теперь маленький химический завод начинает производить ракетное топливо, втягивая марсианский воздух несколькими насосами и запуская реакцию с водородом, который был доставлен с Земли на борту ВЗА. Марсианский воздух на 96 % состоит из двуокиси углерода (CO2). Химическая лаборатория соединяет двуокись углерода с водородом (Н2), производя метан (СН4), который будет запасен для дальнейшего использования в качестве ракетного топлива, и воду (Н20). Реакция метанирования – это простой и прямой химический процесс, который применяется в промышленности с 1890-х годов. Пока реакция продолжается, мы избавлены от потенциальной проблемы хранения сверххолодного жидкого водорода на поверхности Марса. Химическая лаборатория продолжает работать, расщепляя полученную воду на составляющие ее водород и кислород. Кислород запасается для ракетного топлива, а водород заново попадает в химическую лабораторию для дальнейшего производства метана и воды. Дополнительный кислород производится еще одним способом: марсианский углекислый газ расщепляется на кислород, который потом запасается, и угарный газ, который выбрасывается как отходы. После шести месяцев работы химический заводик превратит начальный запас из 6 тонн жидкого водорода, привезенный с Земли, в 108 тонн метана и кислорода – этого достаточно для ВЗА – и дополнительные 12 тонн на поддержание аппаратов, работающих от двигателей на поверхности Марса. Используя марсианский воздух, самый легкодоступный ресурс Красной планеты, мы увеличили количество топлива, привезенного с Земли, в восемнадцать раз.
Эта цепочка химического синтеза может показаться кому-то довольно сложной, но в действительности это технология эпохи газового освещения, крайне простая по сравнению с любыми другими составляющими успешной космической миссии. Более того, миссия «Марс Директ» возможна именно благодаря концепции использования местных ресурсов. Если бы мы попытались взять с собой на Марс все нужное количество топлива, нам бы действительно понадобились массивные космические корабли, требующие многократных запусков и сборки на орбите. Стоимость миссии тут же достигла бы заоблачных высот. То обстоятельство, что местные ресурсы играют такую большую роль при подготовке миссии на Марс или к другому далекому миру не должно казаться удивительным. Представьте, чтобы случилось, если бы Льюис и Кларк решили нести с собой через Луизиану к Тихому океану все запасы еды, воды и фуража для путешествия. Для транспортировки продовольствия понадобились бы сотни повозок. Для этих повозок с продовольствием понадобились бы сотни лошадей и кучеров, которым в свою очередь понадобилось еще больше продовольствия. Такая логистическая катастрофа была бы не по карману Америке времен Томаса Джефферсона. Удивительно ли тогда, что без привлечения природных богатств Марса миссия может обойтись в 450 миллиардов долларов?
Сентябрь 2021 года
С момента запуска прошло тринадцать месяцев, полностью заправленный аппарат – ВЗА – ожидает на Марсе прибытия членов экипажа. Инженеры из Космического центра имени Джонсона НАСА следили за каждой стадией химического производственного процесса и, после того как подтвердили его успешное завершение, дали добро начать следующий этап программы «Марс Директ». ВЗА выпускает маленькие автоматические аппараты для исследования и фотографирования районов, находящихся в непосредственной близости от него. Экипаж первой человеческой экспедиции, обученный для выбора места посадки и жизненно заинтересованный в том, чтобы оно было удачным, принимает активное участие в разведывании местности, в которой находится ВЗА, с помощью этих удаленных аппаратов. После нескольких месяцев роботических исследований удается определить место посадки. Один из роботов ВЗА неторопливо движется по суровой марсианской почве и устанавливает в месте посадки транспондер (приемопередающее устройство), чтобы помочь экипажу совершить мягкую посадку.
Октябрь 2022 года
Ракета-носитель «Арес-3» с космическим аппаратом «Бигль», названным в честь экспедиционного судна, на котором Чарльз Дарвин совершил свое историческое путешествие, величественно возвышается над равнинной местностью мыса Канаверал. До открытия новой эры в человеческой истории остаются считаные мгновения. Всего несколько недель назад похожая ракета, «Арес-2», поднялась в небо над Флоридой. Идентичная первой ракете «Арес» и несущая аналогичный ВЗА, «Арес-2» все еще несется к Марсу, в то время как толпы народа собрались, чтобы посмотреть на запуск «Бигля», который доставит на Марс первых четырех людей.
Основная часть «Бигля» – жилой модуль, слегка напоминающий огромный барабан. Модуль имеет высоту примерно 5 метров и диаметр около 8 метров. Два этажа с габаритной высотой около 2,5 метров и площадью помещений около 100 квадратных метров – это довольно просторное и комфортное жилье для экипажа из четырех человек. «Хаб» (сокр. от англ. habitation module), как его все называют, имеет замкнутую систему обеспечения жизни, способную повторно использовать кислород и воду, натуральные продукты на три года и большой запас аварийных обезвоженных пайков, а также вездеход с герметичной кабиной и метаново-кислородным двигателем внутреннего сгорания (рис. 1.1.).
Четыре члена экипажа – это настоящие люди эпохи Возрождения. Они обучены нескольким смежным специальностям для выполнения своей основной задачи – всестороннего исследования нового мира. Хотя по сути это двое ученых, работающих в полевых условиях, и двое механиков. Биохимик и геолог составят компанию летчику, по совместительству опытному бортмеханику. Последний член экипажа, мастер на все руки, в первую очередь опять же бортмеханик, но он также может оказать медицинскую помощь и в общем разбирается в целях и особенностях проводимых научных исследований. Этот человек способен при необходимости взять на себя работу коллеги и выполняет еще одну функцию – является командиром миссии.
Рис. 1.1. Жилой модуль «Марс Директ» и возвращаемый на Землю аппарат внутри своих защитных аэродинамических тормозов
На борту «Бигля» четверо мужчин и женщин готовят себя к путешествию в другой мир, которое завершится на Земле примерно через два с половиной года – подобное количество времени уходило у исследователей столетия назад на то, чтобы обогнуть земной шар. В нескольких километрах от их маленького корабля более миллиона человек, собравшихся рядом с мысом Канаверал, с нетерпением ожидают старта. Двигатели нижней ступени ракеты зажигаются, извергая столбы пламени. Громкие радостные крики, каких страна не слышала десятки лет, охватывают толпу, когда «Арес-3» отрывается от стартового стола. Ракета ускоряется, поднимая верхнюю ступень и полезный груз в атмосферу. Верхняя ступень включает собственный двигатель и отделяется, придав жилому модулю необходимую скорость. Теперь четыре человека направляются к Марсу.
Пилот «хаба» направляет его подальше от отработавшей верхней ступени ракеты, вытравливая 330-метровый трос, к которому она прикреплена. Начинает работать небольшой двигатель, заставляя «хаб» и соединенную с ним тросом верхнюю ступень вращаться со скоростью 2 оборота в минуту. Таким образом достигается достаточная центробежная сила, для того чтобы обеспечить астронавтам на борту «хаба» искусственную гравитацию, соответствующую марсианской.
Апрель 2023 года
Через 180 дней полета жилой модуль прилетает на Марс. Аппарат опускает вниз трос с верхней ступенью и начинает замедляться в атмосфере. Экипаж собирается произвести жесткую посадку «Бигля» на выбранное место, используя ВЗА, которые запустили на Марс в 2020 году. Радиомаяк в ВЗА ракеты «Арес-1», детальные фотографии и карты места посадки, транспондер на посадочной площадке и отточенные навыки пилотирования фактически гарантируют точную посадку. В маловероятной ситуации, если «Бигль» промахнется, у экипажа остается три резервных варианта действий. Во-первых, у них на борту есть герметизированный вездеход, способный проехать в одну сторону почти 1000 километров. Пока экипаж находится в зоне досягаемости от места посадки, у них все еще есть возможность добраться до ВЗА по поверхности Марса. Если из-за каких-либо неблагоприятных обстоятельств «Бигль» промахнется больше чем на 1000 километров, следует использовать второй вариант. Это ВЗА, запущенный ракетой «Арес-2», который двигался по более медленной траектории, чем «Бигль», и прибудет на Марс вслед за людьми. Даже если экипаж посадит «хаб» не в том месте планеты, можно провести маневрирование и посадить этот второй ВЗА рядом с ним. И, наконец, третий вариант: экипаж прилетает на Марс с запасами продовольствия на три года – если события будут развиваться самым неприятным образом, четверка сможет это вынести и выжить на Марсе, пока в 2024 году к ним не будут отправлены дополнительное продовольствие и еще один ВЗА.
Впрочем, посадка – дело точное. Несмотря на то что члены экипажа детально изучили место посадки, видели его на снимках, снятых роверами и переданных на Землю, ничто не может подготовить человека к картине марсианского ландшафта, которая перед ним развернется. Почва цвета ржавчины, большие и маленькие хаотично рассыпанные острые камни. Небольшие холмы и дюны в некотором отдалении. Пейзажи напоминают пустыни юго-запада Америки, но под лососевого цвета небесами. Сразу после приземления предстоит сделать много всего, но люди не упускают возможность взглянуть на Красную планету, насладиться тем фактом, что за всю историю существования Земли и Марса никто еще не любовался этим видом вживую.
После того как «Бигль» успешно совершил посадку в намеченном месте, ВЗА «Ареса-2» садится примерно в 800 километрах от него, где начинает процесс производства и запасания топлива. И топливо, и ВЗА будут использованы второй экспедицией – она прибудет на это место в «хабе-2» в 2024 году, как и еще один ВЗА, который высадится в третьем по счету районе Марса. По мере продолжения работы отдельных миссий наконец-то появится сеть исследовательских баз, превращая огромные площади Марса в территории, освоенные людьми.
На поверхности Красной планеты экипаж «Бигля» проведет пятьсот дней. В отличие от традиционных планов, марсианских миссий, нуждающихся в «материнском» корабле на орбите Марса, с которого отправляются небольшие разведывательные партии, «Марс Директ» размещает весь экипаж на поверхности, где люди могут исследовать планету и учиться жить в новых условиях. Оставшиеся на орбите подвергались бы вредоносному влиянию космических лучей и нулевой гравитации. А теперь весь экипаж будет находиться под действием естественной силы тяжести, а также, благодаря марсианской атмосфере, под защитой от космических лучей и солнечной радиации, поэтому нет оснований быстро покидать Красную планету. На долю экипажа, который бы оставался на орбите, выпало бы мало дел и много космических лучей, что послужило бы значительным стимулом сократить продолжительность исследовательской программы на поверхности примерно до 30 дней. Это сделало бы миссию в целом исключительно неэффективной. В конце концов, при условии, что на полет в оба конца уходит где-то полтора года, тридцатидневная вахта на Марсе кажется довольно бессмысленной. Еще хуже то, что стремление быстрее вернуться домой вынудило бы нас вести корабли по более коротким траекториям, тратя гораздо больше топлива. Но и дополнительного запаса топлива недостаточно, чтобы вернуть космический аппарат прямо на Землю. Поскольку Земля и Марс постоянно движутся в пространстве друг относительно друга, плановые траектории по программе «быстрое возвращение» придется проложить мимо Венеры, чтобы ускориться за счет гравитационного маневра. Да и света от Солнца Венере достается вдвое больше, чем Земле.
Даже при значительной протяженности вахты на поверхности Марса каждый день членов экипажа будет заполнен исследованиями, которые сильно увеличат наши знания о Красной планете и проложат дорогу к геологической разведке в будущем и в конце концов к появлению построек и поселений людей. Появится геологическое описание Марса, которое начнет проливать свет на историю марсианского климата, объяснит, как тот перестал быть теплым и влажным, подскажет, как оживить Марс и, возможно, как спасти Землю. Геологические исследования также будут включать в себя поиск полезных ископаемых и других ресурсов. Прежде всего астронавты займутся поиском легкодоступных залежей водяного льда или, еще лучше, подземных геотермальных источников нагретой воды. Обнаружить лед или воду столь важно, потому что это освободит будущие марсианские миссии от необходимости завозить водород с Земли для производства ракетного топлива и позволит разбить крупные теплицы, когда на Марсе появится постоянная обитаемая база. Эксперименты с земледелием – еще один важный пункт в списке приоритетов, для этих целей планируется привезти с собой надувные теплицы. Однако главной задачей, к выполнению которой будет устремлено внимание всего человечества, станет поиск жизни на Марсе.
Изображения Марса, полученные орбитальными аппаратами, демонстрируют высохшие русла рек. Следовательно, по поверхности планеты когда-то текла вода – другими словами, когда-то Марс был местом, потенциально благоприятным для жизни. Геологические свидетельства подтверждают, что теплая и влажная эпоха в истории Марса длилась первый миллиард лет его существования как планеты – гораздо дольше, чем возникала жизнь на Земле. Согласно современным теориям, образование жизни из неживого вещества – это закономерный, естественный процесс, происходящий с высокой вероятностью тогда и там, где складываются подходящие условия. Если это правда, есть шанс на то, что жизнь развивалась и на Марсе. Она может до сих пор скрываться на этой планете, а могла и исчезнуть. Иными словами, открытие марсианской жизни, существующей или ископаемой, фактически докажет, что жизнь во Вселенной представлена в изобилии и что миллиарды звезд, сверкающих в чистом ночном небе, отмечают положения невообразимого количества планетных систем, населенных неисчислимым множеством видов и цивилизаций. С другой стороны, если мы обнаружим, что, несмотря на благоприятный климат, на Марсе никогда не существовало жизни, это будет означать, что она зарождается по воле случая. И тогда мы можем оказаться одни во Вселенной.
Вопрос действительно важный, и поиски жизни или ее следов будут напряженными, поскольку она может обнаружиться во множестве мест. На Марсе есть сухие русла рек и высохшие озера, которые, возможно, были последними оплотами исчезнувшей марсианской биосферы, что делает их многообещающими местами для поиска окаменелостей. Ледяные пласты, покрывающие полюса планеты, могут содержать хорошо сохранившиеся останки организмов, если те когда-то существовали. Есть высокая вероятность, что на Марсе обнаружатся грунтовые воды, нагретые теплом недр планеты. В таких условиях еще могли выжить некоторые организмы. Какая бы это была находка! Что, если бы они сильно отличались от всего, что когда-либо существовало на Земле? Изучая эти организмы, мы бы выяснили, что присуще земной жизни и что лежит в основе жизни вообще. Результаты привели бы к прорывам в медицине, генной инженерии и во всех биологических и биохимических дисциплинах.
Поиски жизни и ресурсов обязательно потребуют чуть большего, чем прогулки на несколько метров по марсианским ландшафтами и бурение одной-двух скважин. Первые исследователи Марса будут вынуждены изъездить марсианские равнины вдоль и поперек, временами теряя из виду свою маленькую базу. На вездеходе с герметичной кабиной, который позволяет астронавтам работать без скафандра, можно будет совершать дальние исследовательские вылазки длительностью в неделю. Этот ровер использует то же метаново-кислородное топливо, что и ВЗА. 10 % запаса этого горючего, произведенного химической лабораторией ВЗА, будет отводиться на освоение окрестностей. С таким внушительным запасом топлива у астронавтов будет возможность исследовать значительные площади вокруг базы, и к концу первой миссии одометр вездехода должен показывать пробег по меньшей мере в 24000 километров. Во время путешествий у экипажа ровера будет возможность оставлять на пути следования небольших роботов на удаленном управлении, которые позволят людям на базе и на Земле исследовать огромное количество мест телевизионными методами.
Такая масса исследований обязательно приведет к появлению ошеломляющих объемов информации, сплошь новой, без сомнения уникальной, так что ни один из членов экипажа не сможет ее систематизировать. Каждый астронавт будет регулярно беседовать с советами ведущих мировых экспертов, создавая большой поток информации между Марсом и Землей. Конечно же, члены экипажа будут отправлять и получать личные сообщения, но из-за запаздывания радиосигнала по пути от Марса до Земли им придется мириться с задержкой ответа, составляющей до сорока минут. Ожидание может показаться долгим тому, кто привык к телефонным разговорам, но не тому, кто способен написать добротное письмо.
Сентябрь 2024 года
После одного с половиной года на поверхности Марса астронавты поднимутся на борт ВЗА и улетят на Землю, чтобы примерно через шесть месяцев их встречали как героев. Они оставят Марсианскую Базу-1 и модуль «Бигль», вездеход, теплицу, энергетическую и химическую станции, запас кислородно-метанового топлива и почти все научное оборудование. В мае 2025 года, вскоре после их прибытия на Землю, второй экипаж доберется до Марса в «хабе-2» и высадится рядом с Марсианской Базой-2. Значительную часть времени второй экипаж проведет, исследуя территорию вокруг места посадки, но в какой-то момент астронавты, вероятно, приедут навестить старый «Бигль» на Марсианской Базе-1 не только из сентиментальности, но и чтобы продолжить научные работы в том районе.
Таким образом, каждые два года, как показано на рис. 1.2, две ракеты «Арес» будут стартовать с мыса Канаверал: одна доставит «хаб» на заранее выбранное место, со второй в новый район Марса долетит возвращаемый на Землю аппарат, который будет использован следующей миссией. Две ракеты-носителя за два года: для поддержки продолжающейся и расширяющейся программы освоения Марса людьми нужен именно такой средний темп запусков – один в год, или 12 % от числа возможных запусков ракет тяжелого класса. Разумеется, эта задача нам по средствам и, значит, будет поддержана. В качестве бонуса те же ракеты «Арес», «хабы» и возвращаемые на Землю аппараты (только с одной ступенью ускорения), используемые в программе «Марс Директ», могут быть использованы также для постройки и поддержания лунных баз. Хотя для исследования Марса лунные базы бесполезны, сами по себе они представляют значительный интерес, в первую очередь как превосходные площадки для астрономических обсерваторий. Если задействовать одно и то же транспортное оборудование для лунных и марсианских программ, миссия «Марс Директ» позволит сэкономить десятки миллиардов долларов, которые пошли бы на разработку техники.
Рис. 1.2. Последовательность миссий «Марс Директ». Последовательность начинается первым беспилотным запуском к Марсу ВЗА, где он сам заправит себя топливом из метана и кислорода, произведенным на Марсе. После этого каждые два года запускаются две ракеты-носителя. Одна направляет ВЗА, чтобы отметить новое место высадки, пока другая посылает пилотируемый жилой модуль навстречу ВЗА на ранее заготовленном месте
«Марс Директ» – задумка не без рисков. Влияние марсианской силы тяжести – 38 % от земной – на организм человека не изучено. Однако исследования показывают, что побочные эффекты от более сильной дезадаптации в случаях, когда люди находятся в условиях микрогравитации на орбите Земли, как правило, бывают временными. Далее, существует космическая радиация. За шесть месяцев полета, продиктованных возможностями ракетостроительных технологий современности или ближайшего будущего, астронавты получат дозы излучения, способные увеличить вероятность впоследствии умереть от рака на 0,5–1 %. В этом нет ничего забавного, но те из нас, кто останется на Земле, так или иначе рискуют умереть от этой болезни с вероятностью в 20 %.
Марсианская среда сама по себе таит много сюрпризов, хотя оба стареньких посадочных модуля «Викинг», запущенных в 1970-х, и более современные марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити», ни один из которых не был рассчитан более чем на девяносто дней работы, годами функционировали на марсианской поверхности без затруднений, не пострадав ни от холода, ни от жары, не от пыли.[7] Самая большая опасность для миссии кроется в возможных поломках важнейших механических и электрических систем. Многократное резервное копирование информации всех важных систем может сильно уменьшить риск, так же как и присутствие двух первоклассных механиков в составе экипажа. Как ни крути, первый полет на Марс – в определенной степени рискованное мероприятие. Оно будет рискованным, и если мы запустим «Марс Директ» в 2022 году, и если мы оставим это следующему поколению. Кто не рискует, тот не пьет шампанского. Для великих свершений нужна большая смелость.
Май 2033 года
Со временем на Марсе появятся новые исследовательские базы, но в итоге нужно будет определить, какое место лучше всего подходит для строительства настоящего марсианского поселения. Желательно расположить его над горячим водоемом, скрытым под поверхностью Марса, который позволит щедро снабжать базу водой и электроэнергией. Если это произойдет, новые высадки будут производиться не на новых местах. Вероятнее всего, каждый дополнительный обитаемый модуль будет высаживаться на той же площадке. Спустя какое-то время сформируется набор «хабов», отдаленно напоминающий маленький городок. Высокая стоимость транспортировки грузов по маршруту Земля – Марс создаст сильный финансовый стимул, для того чтобы найти астронавтов, желающих остаться на поверхности Марса дольше обязательных полутора лет. По мере того как накапливается опыт жизни на Красной планете, выращивания еды и производства полезных ресурсов всех видов, астронавты станут удлинять свои вахты до четырех, шести и более лет. С годами стоимость перевозок к Марсу будет неуклонно снижаться из-за внедрения новых технологий и конкуренции со стороны подрядчиков. Солнечные батареи, ветряные мельницы, изготовленные прямо на месте, и геотермальные колодцы помогут обеспечить поселение энергией, а надувные пластиковые конструкции местного производства – увеличить герметизированное жилое пространство города. Чем больше людей постоянно будет прилетать на Марс и оставаться на длительный срок, тем быстрее будет расти население города. Появление семей и рождение детей на Марсе – первых настоящих колонистов, представляющих новую ветвь человеческой цивилизации, – скоро окажется в привычном порядке вещей.
Рис. 1.3. Объединенные жилые модули миссии «Марс Директ», которые положат начало строительству базы на Марсе (рисунок Картера Эммера)
Возможно, когда-нибудь на Марсе будут жить миллионы людей и называть его своим домом. В конечном счете с помощью технологий мы можем преобразовать современный холодный и бесплодный климат Марса и вернуть планете теплый и влажный климат ее далекого прошлого. Этот подвиг, превращение Марса из безжизненной или почти безжизненной планеты в живой, дышащий мир с большим количеством разнообразных и ранее неизвестных экосистем и форм жизни, будет одним из самых благородных и великих дерзновений человеческого духа. Размышляя об этом, нельзя не чувствовать гордость за человечество.
Это дело будущего. Хотя и сегодня у нас есть шанс стать первопроходцами. Мы можем высадить на Марсе четырех астронавтов в ближайшие десять лет и начать исследование и освоение Красной планеты. Мы, а не некое далекое будущее поколение можем прославиться, открыв новый мир для человечества. Для этого потребуются только имеющиеся в нашем распоряжении технологии в сочетании с химической инженерией XIX века, порцией здравого смысла и небольшой долей смелости.
Историческая справка. Жизнь за счет местных ресурсов: Амундсен, Франклин и Северо-Западный проход
История раз за разом показывает, что маленькая группа первопроходцев с очень ограниченными средствами может преуспеть там, где другие не раз проваливались, несмотря на значительную финансовую поддержку. Залогом успеха служит разумное использование местных ресурсов. И горе тем путешественникам, которые не сумели усвоить этот урок.
В полночь 16 июня 1903 года Руаль Амундсен с экипажем из шести человек под проливным дождем вышел из Кристиании, Норвегия, направляясь к северному побережью Канады и Северо-Западному проходу. Проход маячил перед исследователями Арктики как призрачная награда – около трех столетий буквально сотни экспедиций бесплодно пытались преодолеть ненадежные ледяные торосы, каналы и воды Крайнего Севера.
Амундсен гнался за призраком героя его детских лет, сэра Джона Франклина, одного из самых великих и трагических персонажей в истории покорения Арктики. Франклин разыскивал проход примерно на шестьдесят лет раньше. Но если Амундсен плавал на тридцатилетнем зверобойном судне, купленном на деньги, которые были взяты взаймы у его брата и других докучливых кредиторов, то Франклин отправился в путь с поддержкой Британского Адмиралтейства. Он командовал двумя кораблями, «Эребусом» и «Террором», оба имели водоизмещение более 300 тонн, экипаж составлял в общей сложности 127 человек. Историк Пьер Бретон написал, что корабли несли «…горы продовольствия и топлива и все атрибуты морского путешествия XIX века: китайский фарфор и хрусталь, тяжелое викторианское серебро, библии и молитвенники, выпуски юмористического журнала «Панч», парадную форму с медными пуговицами и составы для их полировки…» [1]. Говоря короче, Франклин вез с собой все, кроме того, что помогло бы ему и его экипажу выжить.
«Эребус» и «Террор» подняли паруса 19 мая 1845 года, капитан экспедиции стремился открыть Северо-Западный проход и тем самым прославиться, но в итоге обрел лишь забвение. Китобои из Гренландии обнаружили экспедиционные суда Франклина пришвартованными к айсбергу 25 июня. Больше эту экспедицию никто из европейцев не видел. Франклин и его корабли, его люди, все его продовольствие уплыли в глушь Арктики и пропали.
Между 1848 и 1859 годами более пятидесяти экспедиций было организовано, чтобы выяснить судьбу людей Франклина. Из того, что удалось собрать в последующие годы, – из двух оставленных записок, из замерзших, обезображенных останков некоторых членов экипажа, из осколков быта европейской цивилизации, поднятых эскимосами со льда или взятых с кораблей, – стало понятно, что экспедиция окончилась несчастьем, потому что Франклин привез с собой в Арктику ту обстановку, которая его окружала дома.
Затертые во льдах рядом с островом Кинг-Уильям осенью 1846 года, Франклин и его команда пытались выжить, используя запасы солонины. Экспедиция везла очень много мяса, но не в свежем виде, а соленое не могло защитить людей от цинги. Прежние путешественники заметили, что употребление в пищу свежего мяса предотвращает болезнь, но Франклин не обратил на это никакого внимания. Он не был охотником – экспедиция везла с собой ружья, подходящие, пожалуй, для охоты на куропаток в британских низинах, но почти бесполезные в арктических льдах, – и решил вместо мяса использовать против цинги лимонный сок. Один за другим члены экипажа слабели и гибли, сам Франклин, по-видимому, умер на борту одного из кораблей в июне 1847 года. Другие в надежде найти спасательный отряд где-нибудь к югу бросили корабли, но умирали в своих повозках, потому что сами тащили тяжелые железные и дубовые сани через арктическую пустыню. Никто из членов экипажа не выжил.
Амундсен хотел пойти по следам Франклина, но не собирался повторить его печальную судьбу. Вместо того чтобы воссоздать в пути вокруг себя привычную обстановку он приспособился к окружавшим его условиям и применил стратегию жизни за счет местных ресурсов. Он узнал, что против цинги помогают внутренности канадского северного оленя карибу и сырой китовый или рыбий жир. Он выяснил, как эскимосы путешествуют по Арктике, научился делать собачьи упряжки, которые позволили ему приобрести маневренность при охоте на крупного зверя. Он обучился у эскимосов строительству убежищ изо льда и предпочел носить эскимосскую одежду из оленьих шкур вместо шерстяных вещей, на использовании которых настаивали британцы.
Амундсен с экипажем «Йоа» из шести человек тоже были заперты во льдах и в результате провели две зимовки в маленькой гавани юго-восточной части острова Кинг-Уильям, неподалеку от места, где беда настигла экспедицию Франклина. Но команда Амундсена не страдала от голода. Успешно используя собачьи упряжки, члены экипажа преодолели сотни километров по суше, охотясь и разведывая местность, и не просто выжили, но и сделали важное геофизическое открытие: обнаружили движение магнитных полюсов Земли. Экипаж «Йоа» благоденствовал в тех же условиях, что погубили экспедицию Франклина. Наконец-то освободившись из ледяного плена в августе 1905 года, «Йоа» отплыл от острова Кинг-Уильям и неделями двигался по Северо-Западному проходу. Амундсену понадобились еще четыре месяца путешествий, для того чтобы добраться до населенного пункта и телеграфировать об успехе своему главному кредитору в Норвегию, связавшись с ним за его же счет. Через шесть лет Амундсен использовал то, чему научился на Кинг-Уильям, чтобы стать первым человеком, достигшим Южного полюса.
Глава 2
От Кеплера к космической эре
Должны быть созданы корабли и паруса, способные передвигаться по небесному воздуху. Тогда появятся люди, которых не отпугнут мрачные космические просторы.
Мы уже бывали на Марсе. Утром 20 июня 1976 года американский космический аппарат «Викинг-1» опустился на марсианскую равнину Хриса – Золотую равнину. Хотя в момент касания, когда «Викинг» находился примерно в сотне миллионов километров от Земли, никто в Лаборатории реактивного движения (ЛРД) НАСА в Пасадене, Калифорния, не знал, удачно ли беспилотный аппарат высадился или же зарылся в грунт. Сотрудники ЛРД стояли с утренними чашками кофе около двадцати минут, прежде чем пришла информация, что «Викинг» совершил мягкую посадку.
Практически сразу после посадки «Викинг» приступил к работе. Всего через двадцать пять секунд, следуя заранее заданной последовательности команд, аппарат сфотографировал с высоким разрешением местность, окружающую одну из его посадочных опор, и передал изображение в режиме реальном времени. Данные помчались к Земле со скоростью света, а инженеры и ученые программы «Викинг» считали минуты до момента, когда примут далекий радиосигнал. А потом с возбуждением, восторгом и, несомненно, некоторым изумлением наблюдали, как строка за строкой перед ними появляется изображение марсианской поверхности.
Может показаться, что снимок опоры аппарата несколько скучен, однако та первая фотография принесла сотрудникам ЛРД огромное количество важной информации. Она доказывала, что модуль уцелел, а его съемочная аппаратура работает, и работает хорошо. Изображение получилось четким, маленькие камни резко выделялись на фоне марсианской поверхности, а заклепки «Викинга» были различимы так же хорошо, как пуговицы на белой рубашке инженера. Теперь «Викингу» предстояло выполнить следующее задание – получить панорамы горизонта и окрестностей. Эта картина, вероятно, навсегда останется в памяти тех, кто наблюдал, как поверхность Марса явила себя публике. «Викинг» пристально смотрел на пустынный пейзаж, испещренный острыми камнями всех возможных размеров. В отдалении, по-видимому, располагались песчаные дюны и небольшие, похожие на волны холмы. Это был пустой мир, знакомый, но совершенно чужой.
Люди веками наблюдали Марс и рассуждали о нем. Их исследования и полеты фантазии дали пищу для размышления ученым на десятки лет и помогли понять, что человеческий ум способен покорить космос и постичь сложность Вселенной. Теперь люди любовались пейзажем, осознавая, что человеческие знания о Вселенной снова приумножились и перестали быть лишь умозрительными. Мы шли к этому очень долго, путешествие началось даже не в недавно закончившемся XX веке, а столетия назад, и это путешествие не обошлось без жертв.
Из темноты
Субботним утром 17 февраля 1600 года великого итальянского гуманиста эпохи Возрождения Джордано Бруно вывели из камеры и сняли с него одежду. Голый, с кляпом во рту, связанный Бруно шел по улицам Рима, а насмехающиеся инквизиторы толпой следовали за ним. Процессия остановилась на площади Цветов перед Театром Помпеи, на месте казни. Один из убийц Бруно, стоя с факелом в руке, держал перед осужденным портрет Иисуса Христа и требовал покаяться. Бруно гневно отвернулся. Костер разгорелся, и один из величайших умов в истории человечества был сожжен заживо.
Бруно убили за то, что он заявлял в дискуссиях и сочинениях: Вселенная бесконечна, у других звезд, как и у Солнца, должны быть планеты, причем некоторые из них должны быть обитаемыми, и эти планеты, подобно нашей Земле, обращаются вокруг своих светил. И наблюдатели, живущие в тех других мирах, смотрят в небеса и видят наше Солнце и Землю, обращающуюся вокруг него, и поэтому «мы в небесах».
Это откровение стало шоком для средневекового человека, но почему нужно было убивать для того, чтобы не дать ему распространиться? Почему Галилею, младшему современнику Бруно, грозили смертью и десятилетиями держали его под домашним арестом? Почему астрономия, наука, которая вроде бы не имеет большого практического значения, вызывала такой гнев инквизиции в эпоху Возрождения? Проще говоря, почему небеса были столь недостижимы?
Костры инквизиции взметнулись так высоко, потому что астрономия подвергала сомнению сами основы западной цивилизации, знания, а значит, и власти. Со времен Вавилона небеса вместе с бесчисленными звездами и пятью блуждающими планетами считались священными и непознаваемыми для всех, кроме нескольких избранных: астрологов и жрецов в Вавилоне, церковников во времена Джордано Бруно. Послушайте, как библиотекарь из Александрии Клавдий Птолемей, живший во II веке н. э., защищал астрономическую теорию, согласно которой в центре Вселенной находилась Земля, а Солнце и пять известных планет двигались вокруг нее по
Так продолжалось веками, пока не настало время, когда несколько мыслителей решились опровергнуть представление о том, что Вселенная всегда будет за пределами понимания человечества. Изменения начались с работ Николая Коперника, который между 1510 и 1514 годами вновь развил давно забытую
Иоганн Кеплер родился в 1571 году, рос набожным лютеранином, хотя одновременно был убежденным платонистом и стремился познать истинную природу Вселенной, используя строгие законы геометрии. Позже он напишет: «Геометрия едина и вечна, она блистает в Божьем духе. Наша причастность к ней служит одним из оснований, по которым человек должен быть образом Божьим».
Эта цитата является ключевой не только для всей деятельности Кеплера. Если человеческий разум способен постичь Вселенную, это значит, что он подобен божественному разуму. А если так, то система, согласно которой Бог строил Вселенную, ее «геометрия», должна быть доступна человеческому пониманию, и, таким образом, если мы ищем и размышляем достаточно усердно,
В феврале 1600 года, в том же месяце, когда казнили Джордано Бруно, Кеплер пошел работать к Тихо Браге, без сомнения, великому астроному-наблюдателю своего времени. У Браге была своя теория устройства Вселенной, и он поручил двадцативосьмилетнему Кеплеру вычислить орбиту Марса, разумеется, чтобы найти подтверждение своим расчетам. Когда в октябре 1601 года ученый умер, император Священной Римской империи Рудольф II повелел Кеплеру сменить Браге в должности придворного математика и продолжить его исследования. Теперь у Кеплера было все необходимое, чтобы заняться Марсом в полную силу.
Со времен Аристотеля астрономы незатейливо полагали, что планеты движутся по неизменным круговым орбитам, поскольку, как утверждал сам Аристотель, круг – идеальная форма и только круговое движение может быть бесконечным. Как Кеплер ни старался, он не мог подобрать такую круговую орбиту, которая бы соответствовала наблюдениям Тихо Браге. Он мог бы прибегнуть к эпициклам, однако отказывался это делать. Система эпициклов выглядела тут совершенно неприменимой, но где же тогда решение? Что это могло быть, если не круговые орбиты? Кеплеру понадобились восемь лет напряженной работы, чтобы осознать, что показывают наблюдения: Марс движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце. Сейчас мы знаем, что орбита Марса наиболее эллиптичная во всей Солнечной системе,[8] если не считать орбиту Плутона,[9] который был открыт только в XX веке, став лакмусовой бумажкой для любой астрономической теории. Действительно, если бы орбита Марса была круговой, теория Аристарха и Коперника, вероятно, быстро прошла бы проверку, и никто бы не обратил внимания на детали.
Кеплер опубликовал результаты своих трудов в 1609 году в работе, озаглавленной как
Труды последующих десяти лет позволили Кеплеру опубликовать его важнейшее сочинение «Гармония мира». В нем он изложил свое последнее великое открытие – третий закон движения планет: квадрат периодов обращения планет пропорционален кубу расстояния от планет до Солнца. Применяя этот закон, достаточно просто математически вывести выражение, которое сейчас известно как закон всемирного тяготения Ньютона. Законы Ньютона легли в основу классической физики, новой мощной науки, которая сделала возможной промышленную революцию XVIII–XIX веков. Исследования Кеплера ознаменовали окончание Темных веков, и начались научная и промышленная революции – первая встреча с Марсом принесла богатые плоды.
Путешествия с телескопом
Кеплер использовал Марс, чтобы доказать что Земля – тоже планета. Следовательно, планеты, те маленькие движущиеся огоньки в небе, на самом деле были огромными мирами, похожими на Землю. Но как исследовать эти невероятные небесные тела? Вскоре инструмент оказался под рукой. Меньше чем через год после того, как Кеплер опубликовал свою
Итальянский астроном Франческо Фонтана в 1636 году сделал первый набросок Марса, видимого в телескоп, хотя сегодня узнаваемые детали на этом рисунке найти не удается. В 1659 году нидерландский астроном Христиан Гюйгенс создал первое изображение Марса, где такая деталь была: похожее на треугольник темное пятно, которое выделяется на диске планеты, сейчас известно как Большой Сирт. Тщательно наблюдая Сирт и другие детали, астрономы прошлого определили, что марсианский день, или сол, близок по продолжительности к земному. В 1666 году итальянец Джованни Кассини измерил продолжительность марсианских суток, которая оказалась равна 24 часам, 37 минутам и 22 секундам. Хотя Кассини, по-видимому, также был первым, кто заметил полярные шапки Марса, первый набросок одной из шапок в 1672 году сделал Гюйгенс. Используя наблюдения, сделанные в 1770–1783 годах, Уильям Гершель, открыватель Урана, заметил, что на Марсе должны меняться времена года, так как его полярная ось имеет наклон в 30 градусов (современное значение – 24 градуса).
Наблюдения Марса продолжались десятилетиями, особенно в периоды противостояний, когда Марс (строго говоря, любая планета, находящаяся дальше от Солнца, чем наша) находится предельно близко к Земле, формируя линию «Марс – Земля – Солнце». В такое время Марс светит в небе особенно ярко. К началу XIX века астрономы накопили множество сведений о Марсе: орбитальный период, продолжительность суток, массу и плотность планеты, расстояние до Солнца и силу тяжести на поверхности. Но больше всего исследователей сбивал с толку изменчивый вид марсианского диска. Годами в окуляры телескопов можно было видеть, как на нем со временем то появляются, то исчезают небольшие темные пятна, похожие на рябь. Точно так же яркие белые пятна, которые были замечены наблюдателями у полюсов планеты, меняли форму, расширяясь и уменьшаясь в течение марсианского года. По всей видимости, у Марса была атмосфера, поскольку некоторые наблюдатели заметили смутные намеки на облака.
Противостояние 1877 года оказалось особенно удачным для наблюдателей и исследователей Марса. Асаф Холл из старой военно-морской обсерватории США открыл два маленьких спутника Марса и в скором времени назвал их Фобосом и Деймосом – страхом и ужасом. Подобающая свита для планеты, названной в честь бога войны. Но, если задуматься, 1877 год, вероятно, больше всего запомнился благодаря серии наблюдений, которые послужили отправной точкой для одного беспокойного эпизода в истории изучения Марса и одной из самых странных глав в истории астрономии.
Среди тех, кто обратил вооруженный глаз к Марсу в 1877 году, был итальянский астроном Джованни Скиапарелли, директор Брерской обсерватории в Милане. В сообщениях Скиапарелли о его наблюдениях фигурировали более шестидесяти объектов, обнаруженных на диске Красной планеты. Но помимо прочего среди них были линейные отметины, пересекающие диск Марса крест-накрест. Скиапарелли назвал их в честь земных рек – Инда, Ганга, – но в своих письмах именовал «canali», что по-итальянски означает каналы или ручьи. Он был не первым, кто обратил внимание на эти странные отметины, но первым идентифицировал их как обширную сеть «каналов». Через десять с небольшим лет воодушевление Персиваля Лоуэлла сделает Марс и его «каналы» самой популярной темой для обсуждения во всем мире.
Лоуэлл родился в Новой Англии в семье известных поэтов, просветителей, государственных деятелей и промышленников (великая поэтесса Эми Лоуэлл была его сестрой, а его брат Эббот стал президентом Гарвардского университета), а Марсом заинтересовался ближе к сорока годам, особенно его привлекли наблюдения Скиапарелли. Для Лоуэлла существовала только одна интерпретация: в «canali» он видел не русла рек или природные углубления, а дороги или искусственно созданные канавы. А значит, они должны были служить отражением коллективной работы ума, жизни. По непонятным причинам Лоуэлл решил, что Марс требует его внимания, и он посвятил себя Марсу с такой страстью и финансовой щедростью, на какие способны немногие.
Для своих исследований Лоуэлл построил обсерваторию в аризонском Флагстаффе, которая открылась в апреле 1894 года, то есть за несколько недель до очередного противостояния Марса. Лоуэлл и его подчиненные провели на Марсианском холме во Флагстаффе более десяти лет, изучая и картографируя Красную планету. Лоуэлл вместе с ассистентами нанес на карту сотни каналов. В их нумерации и структуре Персиваль Лоуэлл видел историю инопланетной расы, пытающейся выжить в засушливом, обреченном на смерть мире.
Этой гипнотической картиной Лоуэлл захватил людское воображение. Эффект, произведенный его трудами, был в дальнейшем усилен писателями-фантастами, в том числе Эдгаром Райсом Берроузом – он использовал лоуэлловский Марс как декорации, в которых разворачивалась романтическая история выдающейся цивилизации, называющей свою планету Барсумом. Новеллы Берроуза о Марсе рассказывали о лихих героях, спасающих отважных и прекрасных принцесс, которым угрожают чудовища, дикари и одержимые жаждой власти марсианские тираны. Лоуэлловский Марс, приняв облик Барсума, очаровал миллионы читателей.
Однако ни красноречие Лоуэлла как писателя и докладчика, ни его энергия и энтузиазм не могли защитить его теории от претензий астрономического сообщества. Шквал критики против Лоуэлла поднялся, когда другие наблюдатели, используя более мощные инструменты, не увидели на Марсе ничего похожего на каналы. Сейчас известно, что Лоуэлл заблуждался, но он действительно оставил после себя внушительное наследие: он подстегнул воображение людей, помог им представить марсианский мир. Пусть эти представления и оказались ошибочными, но они воодушевили хотя бы ту публику, которая через три столетия после Кеплера придерживалась и в значительной степени до сих пор придерживается античного геоцентрического мировоззрения, где планета Земля является единственным миром в окружении звезд. Лоуэлл сделал Марс обитаемым, пусть только в воображении, но именно силами воображения создается реальность. Именно работы Лоуэлла вдохновили пионеров ракетостроения, включая Роберта Годдарда и Германа Оберта, на начало работы над устройствами, которые позволят человеку путешествовать по Солнечной системе, а не только рассматривать ее. Именно дух Лоуэлла прикоснулся к поверхности Марса, когда на нее высадился «Викинг».
«Викинг» ищет жизнь
Жизнь привела «Викинг» на Марс. Хотя мечты Лоуэлла давно канули в Лету, сама идея того, что на Марсе может существовать жизнь, никогда не забывалась. Пролетев мимо планеты в июле 1965 года, американский аппарат «Маринер-4», который должен был посетить Марс, разумеется, навсегда развеял лоуэлловские представления о Красной планете, показав пустынную, покрытую кратерами поверхность, больше напоминающую о Луне, чем о Барсуме. Те, кто надеялся получить открытку из далекого мира, где есть жизнь, вместо этого получил траурные изображения старой, мертвой планеты, космической окаменелости по выражению писателя-фантаста Артура Кларка. Летом 1969 года «Маринер-6» и «Маринер-7» подтвердили то, что увидел их предшественник. Научные эксперименты показали: давление в атмосфере, богатой углекислым газом, составляет всего 6–8 миллибар (1 миллибар – одна тысячная доля атмосферного давления на уровне моря на Земле). Температуры вблизи южного полюса говорили о том, что полярные шапки сформированы замороженным углекислым газом – сухим льдом. Марс, согласно результатам пролетов «Маринеров», был холодной, мертвой, покрытой кратерами планетой, местом, где не хочется задерживаться. А потом полетел «Маринер-9».
В отличие от предыдущего американского аппарата, он должен был выйти на околомарсианскую орбиту. Там, где предыдущие станции серии
22 сентября, примерно за два месяца до предполагаемого прибытия зондов «Марс» и станции «Марс-2», астрономы заметили, что над Марсом в области земли Ноя начало формироваться белое яркое облако. Оно разрасталось быстро, в пределах часа. За несколько дней облако, превратившееся в пылевую бурю, охватило всю планету. Пока к Марсу спешила фотографическая техника, он окутал себя завесой. Фотографии, сделанные с большого расстояния «Маринером-9» 12 и 13 ноября, позволили заметить чистый диск планеты, на котором виднелись лишь небольшое поярчание рядом с южным полюсом и нескольких темных пятнышек над экватором. 14 ноября станция вышла на орбиту вокруг Марса. «Маринер-9» летал над планетой, на которой почти ничего нельзя было разглядеть. Систему управления зонда перепрограммировали в соответствии с новым планом: аппарат мог производить некоторые научные эксперименты и фотосъемку, но, по сути, должен был дождаться окончания бури.
У станций «Марс-2» и «Марс-3» такой возможности не имелось. В отличие от «Маринеров», советские аппараты не были рассчитаны на дистанционную корректировку заданий. После выхода на орбиту они отправили посадочные модули в самое сердце крупнейшей зарегистрированной марсианской бури. Вслепую спускаясь на парашютах в атмосферу, перемешанную ветрами, дующими со скоростью до 160 километров в час, оба зонда совершили очень жесткую посадку, так что системы торможения на воздушных подушках не смогли уберечь их. «Марс-2» врезался в грунт, а «Марс-3» успел в течение 20 секунд передать некоторое количество данных, а затем перестал работать.
Советские станции едва ли оказались успешнее предыдущих зондов. Почти все данные станций «Марс-2» были потеряны из-за плохой телеметрии, а «Марс-3» вышел на сильно вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Марса, передав на Землю всего одно изображение.
Пока бушевал шторм, а советские аппараты один за другим встречали уготованную им судьбу, «Маринер-9» спокойно обращался вокруг Марса, ожидая, пока в буквальном и переносном смысле утихнет буря. В период с конца декабря 1971 года по начало января 1972 года марсианское небо стало проясняться, и «Маринер-9» начал передавать на Землю поразительно четкие снимки невиданного мира.
Теперь стало ясно, что темные пятнышки, снятые «Маринером» с большого расстояния, оказались гигантскими горами, вершины которых аппарат разглядел во время пылевой бури. Веком ранее астрономы, наблюдавшие Марс в телескопы, заметили яркую область, расположенную вблизи самого крупного из этих горных массивов, и окрестили ее Nix Olympica, Снега Олимпа. Название оказалось подходящим, так как область Снега Олимпа – самая высокая гора в Солнечной системе, возвышающаяся примерно на 24 километра над поверхностью планеты и сравнимая по площади со штатом Миссури. Еще один регион Марса, хорошо известный астрономам, каньон Копрат, тоже преподнес сюрприз. В телескоп Копрат кажется хорошо различимым темным, коротким и широким, похожим на облако отрезком. Когда небо расчистилось, ученые, получавшие информацию от «Маринера», обнаружили, что они смотрят на пылевое облако, которое оседает на дно равнины, по размерам сходной с горой Олимп. Этот неровный шрам, который теперь называют
С каждым витком вокруг планеты «Маринер» передавал на Землю все более удивительные изображения. Но самым большим потрясением оказались снимки извилистых каналов (да, как не вспомнить про canali!), будто проложенных когда-то бежавшей водой, – это были марсианские русла рек.
Ту романтику, которую ранее убили «Маринеры», вернул к жизни «Маринер-9». Станция подтвердила многие из предыдущих открытий «Маринеров», но опровергла другие, включая представление о том, что Марс был просто двойником Луны. Представьте глобус Марса, поделенный пополам линией, бегущей от пятидесятой параллели к экватору. К югу вниз от этой линии простирается сильно кратерированная древняя местность, открытая и сфотографированная «Маринерами»-4, -6 и -7. К северу от этой линии кратеров значительно меньше, из-за того что район был очень геологически активен. Так сложилось, что «Маринеры» посетили только южное полушарие планеты, не дав ни намека на то, как выглядят другие области планеты. Данные и более 7000 изображений, полученные «Маринером-9», позволили отказаться от представлений о Марсе как о космической окаменелости и рассказали историю планеты из огня и пламени. В далеком прошлом поверхность Марса была геологически активна. Вулканы извергались и изменяли рельеф огромных участков планеты, какие-то внутренние процессы привели к разломам и дроблению пород, на километры подняв над поверхностью Марса регион Фарсида (где располагается гора Олимп), а еще по планете текла вода, причем в достаточном количестве и достаточно долго, для того чтобы выточить некоторые детали рельефа. Когда-то Марс был теплым, влажным и геологически активным. Поэтому снова встает вопрос: есть или была ли на Марсе биологическая активность, теплилась ли жизнь?
Чтобы ответить на этот вопрос, астрономы и биологи вернулись от понятия жизни на Марсе к более простому, но все равно сложному понятию самой жизни. Что это такое? Если мы не можем определить, что такое жизнь, если мы не можем отличить живое от неживого здесь на Земле, то нам придется слишком долго приглядываться к красной точке, удаленной от нас на расстояние в 400 миллионов километров. Итак, поиск жизни на Марсе начался с ревизии единственного известного образца жизни во Вселенной, земной жизни. Поскольку земная жизнь представлена во всевозможных видах, формах и размерах, ее существование заведомо приводит к изменению среды вокруг нее. Эти изменения могут быть малыми, даже еле заметными, если речь идет о крошечных формах жизни. Но независимо от размера жизнь будет влиять на окружающую среду просто потому, что в ней задействованы механизмы обмена веществ и дыхания, сложные физические и химические процессы. Герметично закройте непроницаемую емкость, и смесь газов (если предположить, что стенки емкости сами газ не выделяют) останется неизменной. Если вы поместите в ту же емкость кошку, то исследуемая смесь довольно быстро изменится (как и состояние кошки в емкости). То есть, если вы ищете признаки жизни, создайте контрольный образец среды, поместите туда имеющийся у вас образец живого организма, а затем наблюдайте за физическими и химическими изменениями в емкости. Велики шансы, что значительные изменения можно будет сопоставить с биологическими процессами. По сути, ученые проекта «Викинг» решили проделать нечто подобное.
Программа проекта «Викинг» была довольно прямолинейной в описании – два орбитальных и два посадочных модуля, которые должны были полететь к Марсу в 1973 году для поисков жизни, – но неожиданно сложной в исполнении. Из-за урезанного бюджета пришлось отложить запуск на 1975 год, что оказалось к лучшему, так как космический аппарат просто не успели бы изготовить в 1973 году без «компромисса между техническими возможностями и надежностью», по словам одного из членов команды, создававшей «Викинг».
Поделиться книгой: