Марсианская одиссея... Джодж Массер

Красная планета не жалует незваных гостей

3 января 2004 г., 16:15 по тихоокеанскому времени, марсоход Spirit, спрятанный в защитной капсуле, отделился от межпланетного корабля, готовый войти в атмосферу Марса. Неделями инженеры и ученые составляли подробный список всех возможных неполадок. Взрывные болты могут не сработать в нужное время, сильный ветер может размозжить аппарат о поверхность планеты, посадочный модуль может сесть вверх тормашками или безнадежно застрять между скалами, может исчезнуть радиосвязь. Как назло, перед самой посадкой на Марсе разразилась пыльная буря, уменьшившая плотность верхних слоев атмосферы. Поэтому раскрытие парашюта пришлось назначить на более раннее время. За четыре часа до входа капсулы в атмосферу помощник руководителя проекта Марк Адлер (Mark Adler) сказал: "Мы отправляем сложнейшую систему в незнакомую среду, но я спокоен и готов ко всему. Скорее всего потому, что недостаточно полно представляю себе положение вещей".

Такой фатализм обнадеживал. Если бы участники проекта заявили, что беспокоиться не о чем, это был бы тревожный симптом. С 1960 по 2002 г. США, Россия и Япония отправили на Марс 33 экспедиции, и 9 из них оказались успешными - неплохой результат для межпланетных исследований: из первых 33 полетов на Луну удачно завершились только 14. К сожалению, бывали и нелепые случаи: в 1999 г. экспедиция Mars Climate Orbiter провалилась из-за небрежности при переводе британских единиц в метрические и неспособности выявить поломку, когда космический аппарат сошел с курса. К тому же всего за неделю до того, как Spirit достиг Марса, британская станция Beagle 2 нырнула в атмосферу планеты и пропала.

В 20:59 был получен сигнал, что Spirit начал свой головокружительный спуск. (На самом деле к этому моменту он уже опустился на планету, хотя еще не было известно как - целиком или в виде множества обломков.) В течение двух минут аппарат подвергался интенсивному нагреву в атмосфере и многократным перегрузкам. Еще через две минуты раскрылся парашют и отделилась капсула, а парой минут позже надулись подушки безопасности. Руководители экспедиции объявили, что Spirit сел на поверхность Марса.

В Центре управления все вскочили и стали обниматься, поздравляя друг друга. Однако вскоре стало ясно, что радоваться пока нечему: радиосигнал исчез. Роб Маннинг (Rob Manning), руководитель группы, разработавшей сценарий посадки, вспоминает: "Когда связь пропала, возникло замешательство. Я старался взять себя в руки и действовать спокойно. Сначала процесс входа в атмосферу воспринимался как одна из многочисленных тренировок. Но когда сигнал начал замирать, все окончательно поняли, что это не репетиция".

Инженеры предупреждали, что Spirit может замолчать минут на десять, пока полностью не остановится. Кувыркающийся спускаемый аппарат - не лучшая платформа для передатчика. Однако прошли и 10, и 11, и 12 минут, а связи все не было. Тягостное ожидание затягивалось. Тонкая линия дрожала в самом низу дисплеев, свидетельствуя об отсутствии сигнала. Маннинг так внимательно всматривался в нее, что заметил момент, когда она вдруг подскочила к верхнему краю экрана. В 20:52, или в 14:51 по времени в месте посадки, Spirit сообщил о благополучном прибытии на Марс.

Одиссея Сквайрза

Словно мореплаватели, огибающие мыс Горн, ученые и инженеры вверяют себя в руки капризной судьбы, пытаясь понять, что такое жизнь - уникальный феномен или широко распространенное во Вселенной явление. Стив Сквайрз (Steve Squyres), главный конструктор научно-исследовательской аппаратуры марсохода, 17 лет пытался добраться до Марса. Он написал и защитил кандидатскую всего за три года, а к концу 80-х гг. знал все о ледяных спутниках Юпитера, вулканических равнинах Венеры и скрывающих воду марсианских нагорьях. И все же чего-то недоставало в его карьере.

"Достижениями в нашей области мы обязаны людям, которые создают приборы, устанавливают их на космические аппараты и посылают на другие планеты, - объясняет Сквайрз. - Обрабатывая данные, полученные Voyager'ом и Magellan'ом, я не принимал участия в этих экспедициях, не конструировал для них аппаратуру и не калибровал ее. Я просто собирал готовую информацию и писал статьи - очень интересный и приносящий большое удовлетворение способ сделать карьеру. И все же я чувствовал, что извлекаю пользу из усилий других людей. Поэтому мне очень хотелось когда-нибудь подготовить и запустить свой межпланетный аппарат".

В 1987 г. Сквайрз собрал команду, спроектировал фотокамеру и предложил NASA задействовать ее в проекте Mars Pathfinder. Однако от нее отказались, поскольку она имела неподходящие габариты. Тем временем Стив принял участие в разработке научного оборудования для станции Mars Observer. В сентябре 1992 г. она покинула околоземную орбиту, и - что бы вы думали? - радиосигнал исчез. Сквайрз, сидевший в зале управления запуском, закрыл лицо руками и произнес: "Похоже, мы потеряли его". Через 40 минут космический аппарат вновь дал знать о себе, но когда в следующем году он достиг Марса, связь оборвалась навсегда.

В 1993 г. Сквайрз и его команда предложили еще один комплект приборов, который снова был отвергнут. В разгар работы над проектом мобильной геологической лаборатории Athena в прессе появилось сообщение о том, что найденный в Антарктиде метеорит содержит признаки жизни, существовавшей на Марсе в далеком прошлом. Поднятая шумиха разожгла всеобщий интерес к исследованию Красной планеты. В 1997 г. экспедиция Mars Pathfinder показала, на что способен марсоход, и в ноябре того же года руководство NASA одобрило план по созданию лаборатории Athena. Сквайрз стал руководителем 170 ученых и 600 инженеров.

Двумя годами позже NASA потеряло Mars Climate Orbiter и Mars Polar Lander. Хотя команда Сквайрза не принимала непосредственного участия в злополучных проектах, это подорвало веру в успех очередной марсианской программы. Ученые сетовали на недостаточное финансирование и излишнюю самоуверенность. В ответ NASA выделило дополнительные средства на создание марсоходов, увеличив стоимость проекта до $ 820 млн. Наконец прошлым летом доработанные и усовершенствованные Spirit и его близнец Opportunity отправились в полет. "Нужно быть большим оптимистом, чтобы пройти через все то, что выпало нам, - заметил Сквайрз. - А чтобы подготовиться к любым неожиданностям, приходится заодно быть законченным пессимистом".

Сухая морозная планета

Пока велась разработка двух марсоходов, в области научных знаний о Марсе произошли большие перемены. Экспедиции Mariner и Viking 60-х и 70-х гг. обнаружили холодный, сухой и безжизненный мир, сохранивший следы былой активности: изящную сеть древних долин и более молодые обширные промоины. Ученые надеялись, что новые спускаемые аппараты обнаружат на Марсе минералы, для образования которых необходима вода, - карбонаты, глины и соли.

Спутники Mars Global Surveyor и Mars Odyssey, оснащенные теми же приборами, что и злополучный Mars Observer, занимались поисками этих веществ в течение шести с половиной лет, но практически ничего не нашли. Зато они обнаружили пласты оливина - минерала, который жидкая вода должна была разрушить. Вместе с тем были замечены промоины, ложа древних озер и образующийся в жидкой воде железооксидный минерал серый гематит (не путать с красным гематитом, т.е. ржавчиной). На планете существуют обширные резервуары льда и присутствуют следы геологической и ледниковой активности. Ученые в полном недоумении.

"Сейчас идут ожесточенные споры о том, каковы были условия на молодом Марсе, - пояснил геолог из JPL Матт Голомбек (Matt Golombek), возглавлявший научную группу проекта Pathfinder. - Запуск марсоходов - это первая попытка оказаться непосредственно на поверхности планеты и окончательно разобраться в ее прошлом".

Крайне осторожные разработчики проекта Viking послали два спускаемых модуля в самые скучные области Марса. (Справедливости ради нужно сказать, что, располагая аппаратом за $ 3,5 млрд., который легко может опрокинуться, вы, вероятно, поступили бы так же.) Более смелая экспедиция Pathfinder'а, в сущности, тоже была всего лишь испытательным полетом. Команда Голомбека просто хотела исследовать как можно больше горных пород и мало заботилась о том, где сядет их детище. Spirit и Opportunity - первые спускаемые аппараты, которые предполагалось доставить в места, действительно интересующие ученых.

С орбиты кратер Гусева (новый дом Spirit'а) выглядит как дно высохшего озера с присущей ему тонкой слоистостью, остатками речного устья и извилистыми террасами. Он расположен у северной оконечности долины Маадим, одной из самых больших на Марсе. Opportunity отправился на поиски серого гематита, который сосредоточен на Полуденной равнине. Геолог Фил Кристенсен (Phil Christensen) из Аризонского университета недавно исследовал топографию обнажений гематита и установил, что минерал образует тонкий плоский пласт. Таким образом, Полуденная равнина тоже могла быть дном озера.

Проверить эти предположения можно только на месте. Так, поскольку ветер не может переносить песчинки больше 5 мм, обнаружение более крупных зерен будет свидетельствовать о действии другого фактора эрозии - возможно, воды. Когда гематит образуется в озере (а не, скажем, в горячем источнике), зачастую в химической реакции участвует другой минерал - гетит, который могут обнаружить спектрометры марсоходов. Так шаг за шагом мы разберемся, почему Марс напоминает Землю и вместе с тем сильно отличается от нее.

Марс глазами землян

3 января, в 23:30 по тихоокеанскому времени, примерно через три часа после посадки, Spirit начал передавать первые данные, ретранслируемые искусственным спутником Марса Odyssey. Увиденное поразило наблюдателей, привыкших по опыту прежних экспедиций, что изображения строятся постепенно, строка за строкой, как будто поднимается занавес, скрывающий новый мир. На экране вспыхнули первые картины, и в зале управления появился кратер Гусева.

Основные камеры Spirit'а установлены на мачте высотой около 1,5 м, поэтому принимаемое изображение соответствует тому, что вы увидели бы, стоя на поверхности Марса. И все же кое к чему предстояло привыкнуть. Джим Белл (Jim Bell), работавший над цветной панорамной камерой с 1994 г., пояснил: "В ходе проводившихся нами испытаний я понял важную вещь: то, что видит марсоход, значительно отличается от того, что вы увидели бы своими глазами. Плоское изображение на экране мешает вам воспринимать глубину. К тому же в том чужом мире нет ничего, что помогало бы определять расстояния и габариты объектов: ни деревьев, ни домов, вообще ничего привычного". Перед наблюдателями возник зловещий ландшафт: камни, впадины, холмы и столовые горы. Красота пейзажа завораживала.

Однако космические исследования подобны гаданию на ромашке: работает, не работает, работает, не работает… Никогда не знаешь, чем все кончится. Ранним утром 21 января ученые готовили Spirit к проведению анализа горных пород в скалах Адирондак. Аппарату была дана команда проверить инфракрасный спектрометр. Spirit подтвердил ее получение, но затем замолчал. За двое суток инженеры предприняли больше десятка попыток оживить его. Когда им наконец удалось восстановить связь, положение оказалось серьезным. Хотя неотвратимой опасности не было, Spirit перезагружался больше 60 раз, пытаясь устранить сбой, который не удавалось диагностировать. Руководитель проекта Пит Тейзинджер (Pete Theisinger) объявил: "Шансы на то, что аппарат полностью восстановится, невелики. Но и вероятность его окончательного выхода из строя тоже мала". А для космических исследований это уже успех.

Джодж Массер, июнь 2004 № 6 "В МИРЕ НАУКИ", Планетология

Об авторе:

Джордж Массер (George Musser), штатный корреспондент журнала, в начале 90-х гг. был аспирантом Стива Сквайрза.

***