Новые загадки

В середине шестидесятых годов казалось, что Марс скорее напоминает Луну: очень слабенькая атмосфера (давление на поверхности планеты соответствует земному давлению на высоте тридцати километров), незначительное магнитное поле, нет поясов радиации. Суровый ландшафт с множеством кратеров еще более усиливал это сходство. Такая точка зрения была наиболее распространенной и после полета первых советских «Марсов» и американских «Маринеров», хотя эти аппараты увеличили знания ученых о Марсе в сотни раз. И вот новые старты, новые уникальные сведения о планете и вывод, что Марс не похож на Луну. Он вообще ни на кого не похож. Марс похож на Марс…

Оказалось, что несмотря на свои скромные, по сравнению с Землей, размеры (диаметр Марса почти в два раза меньше земного, а его масса составляет лишь 11 процентов от массы Земли) рельеф Марса гораздо более пересечен. Съемки с близких расстояний позволили различить на его поверхности детали размером в километр, а в благоприятных случаях – в несколько десятков метров. При этом ни одного «марсианского канала», по поводу которых примерно столетие ломались научные копья, обнаружено не было. Зато имеется много сотен ветвящихся долин, ничем не отличающихся от земных рек. Есть следы, напоминающие движение ледников. Но нет воды!

Конечно, в условиях холода и разреженной марсианской атмосферы воды в жидком виде на Марсе быть не может. Но, очевидно, в истории планеты были и периоды более мягкого климата. В то время там, возможно, существовали не только реки, но и озера, и даже моря и океаны.

Многие специалисты полагают, что и сегодня в подповерхностных слоях Марса сохраняются реки и водоемы. Подозрения падают, в частности, на области Хеллас и Эллада. Последняя представляет собой впадину диаметром свыше полутора тысяч и глубиной до четырех километров, совершенно лишенную кратеров. Возможно, причина в толстом слое песка и пыли, покрывающем ее дно. А может быть, это замерзшее море?

Вывод о том, сколько всего на Марсе воды, пока не сделан. Еще недавно велись споры: из какого льда – обычного или сухого (замерзшей углекислоты) – состоят полярные шапки? Сейчас вроде бы достигнут компромисс: имеется и тот, и другой. Но проблема далеко не исчерпана.

Когда на Марс совершили посадку автоматические аппараты, они не обнаружили ни следов ног, ни остатков материальной культуры. Надо сказать, что о марсианских «братьях по разуму» к этому времени никто уже не мечтал. Но жизнь? Пусть самая примитивная! Ни микробов и даже никаких сложных органических молекул найти не удалось. Нет и растительности – деревьев, кустарников. Трудно в это поверить, принять еще труднее.

Но если сегодня на Марсе нет жизни, то представляется вероятным, что в прошлом, когда там текли реки, было гораздо больше шансов на ее существование. Если бы человек смог пройти по одной из марсианских речных долин и изучить геологические наслоения на берегах, то можно многое узнать – о климатических изменениях, о происхождении и эволюции жизни, сравнить развитие наших соседних миров.

Если на Марсе когда-то в изобилии имелась вода, то что же произошло потом? Каким образом этот мир стал таким холодным и иссушенным? Почему в его атмосфере почти не осталось воздуха? И не ожидает ли в будущем нечто подобное нашу Землю?

Юрий Зайцев

Экспедиции на Марс: фантазия или реальность?

Трудно предсказать сейчас с какими-либо подробностями, что понадобится для реализации полета человека на Марс. Специалистам придется увязать между собой и сбалансировать три критических фактора: общую длительность полета, время пребывания на Марсе и запасы топлива. При традиционном подходе, нацеленном на минимизацию расходов топлива, схема полета включает в себя девятимесячное путешествие к планете, более чем полуторагодичное пребывание там и обратный путь от шести до девяти месяцев. Но хотя такая схема и экономична с точки зрения затрат топлива, столь длительная экспедиция выглядит пугающе. Имеется, однако, и более быстрый вариант. Например, можно было бы запустить два космических корабля с интервалом 30 дней. Когда первый из них доберется до Марса, его экипаж опустится на поверхность планеты в малом челночном модуле. Тридцать дней спустя этот модуль взлетит, чтобы встретиться с другим кораблем, который затем продолжит движение по направлению к Земле. Преимущество подобной схемы в том, что не требуется затормаживать тяжелый корабль-носитель («матку») и переводить его на околомарсианскую орбиту, а затем вновь выводить на траекторию полета к Земле. Такая схема позволяет ограничиться значительно меньшими затратами топлива, сокращает время полета и вполне отвечает современному уровню техники.

Но даже в этом случае для пилотируемой экспедиции на Марс потребуются столь большие запасы топлива, что начальная масса корабля, монтируемого на околоземной орбите, составит несколько тысяч тонн.

Естественно применить для полета по межпланетным траекториям более эффективные источники энергии – ядерные. Ядерные реакторы послужат источником тепла, которое будет нагревать газ, заставляя его истекать из сопел двигателя и создавать реактивную тягу. При этом «рабочего тела», т. е. того самого газа потребуется существенно меньше по сравнению с топливом для жидкостных реактивных двигателей – в 2— 3 раза.

Еще более эффективной двигательной установкой стала бы ядерная электрореактивная. Важнейшей ее особенностью является очень высокая скорость истечения газа. Если у реактивного двигателя, работающего на жидком водороде и кислороде, она составляет около 2500 метров в секунду, то у электрореактивного – 20—50 тысяч. Рабочего тела при этом потребуется уже в 15—20 раз меньше по сравнению с жидкостными двигателями.

Можно передвигаться в космическом пространстве и используя давление солнечного света. Впервые эта идея была сформулирована и обоснована Ф. Цандером в 1920 году. При современном уровне развития техники и космической технологии создание космических аппаратов, оснащенных солнечными парусами – движителями площадью в тысячи квадратных метров, считается практически выполнимым, так как производство тончайших полимерных пленок, необходимых для изготовления такого паруса, возможно уже сегодня.

В целом можно сказать, что с точки зрения техники полет человека на Марс представляется на нынешнем этапе развития космонавтики не более сложным мероприятием, чем в свое время экспедиция на Луну по сравнению с пилотируемым полетом по околоземной орбите. Другое дело – способен ли сам человек к столь длительному – минимум полтора года – пребыванию в космосе.

«Я с большим оптимизмом и надеждой отношусь к идее полета человека на Марс, – говорит академик О. Газенко, – и надеюсь, что люди сумеют это сделать. Тем не менее, несмотря на серьезные успехи в освоении космоса, мы еще не все знаем о реакции человеческого организма на воздействие факторов космического пространства и космического полета. Объем наших знаний пока недостаточен для того, чтобы дать научно обоснованный ответ на вопрос, может ли человек полететь на Марс».

И все-таки на сегодня достигнут почти годичный рубеж пребывания человека в космосе. Складывается впечатление, что человек может удовлетворительно адаптироваться к длительному воздействию невесомости, а по окончании полета – к земной гравитации и успешно возвращаться к плодотворной жизни на Земле.

Неразрешимых проблем не видно. Учитывая, однако, что речь идет о человеке, его здоровье и безопасности, каждый новый шаг в космос должен быть скрупулезно взвешен, опираться на самое тщательное, детальное изучение и вновь получаемых данных, и всего предыдущего опыта. Ничто не должно выпасть из поля зрения, включая отдаленные последствия космических полетов. Наука, в том числе космическая биология и медицина, должна накопить еще немало фактов о Человеке и Космосе, понять механизмы их непростого взаимодействия, помочь достичь гармонии взаимоотношений. В итоге этих усилий станет возможной и пилотируемая экспедиция на Марс.

Первым пойдет робот

Полет человека на Марс несомненно был бы огромным успехом науки. Однако для решения всех марсианских загадок одного полета, даже с участием человека, недостаточно. Эта планета нуждается в детальных исследованиях, которые должны выполняться и с орбиты искусственных спутников, и на ее поверхности, и в ее недрах. Для проведения этих исследований присутствие человека необязательно. Лучше использовать умных роботов. Запуски к планете автоматических аппаратов позволили бы поэтапно отработать технику полетов и средств проведения исследований, выбрать наиболее интересные районы для последующих посадок, провести там необходимые изыскания. Словом, автоматам предстоит преодолеть громадную, назовем ее черновой, работу, прежде чем на поверхность Марса ступит человек.

Сроки запусков автоматических аппаратов будут определяться энергетическими возможностями выведения на траектории полета достаточно больших полезных нагрузок. Стартовать к Марсу нужно, когда он находится в «верхнем соединении с Землей», располагаясь с противоположной стороны от Солнца. До конца текущего столетия такие «астрономические окна» для марсианских стартов будут возникать примерно каждые два года. С учетом этих сроков советские ученые разработали поэтапную программу исследований Марса, конечной, целью которой станет доставка на Землю до 2000 года грунта четвертой планеты.

Испытания марсохода в районе г. Таруса

Миссия «Фобос»

Июль 1988 года. Два советских космических зонда, оснащенные сложным комплексом научной аппаратуры, стартовали к Марсу. Спустя примерно год они пройдут на высоте лишь нескольких десятков метров над поверхностью Фобоса. Луч бортового лазера раз за разом пронзит его «грунт». Испарившееся вещество, которое не в состоянии удержать слабенькое тяготение «мини-луны», будет выброшено в космос. Приборы-ловушки космического аппарата захватят его и выполнят подробный анализ.

Вслед за этим на Фобос десантируются два посадочных зонда. Один из них будет подвижным. Этот небольшой робот будет прыгать по поверхности, проводя первые в истории геологические исследования марсианского спутника. Другой зонд, наоборот, прочно утвердится с помощью специального ружья-гарпуна и примерно около года будет передавать на Землю ценные сведения. Эту информацию с нетерпением ждут советские ученые и сотрудничающие с ними специалисты из многих других стран.

Предусмотрен широкий комплекс исследований и самого Марса с борта космического аппарата, который будет двигаться по орбите искусственного спутника планеты.

Задуманная учеными программа исследований потребовала создания нового космического аппарата класса так называемых «высокоинтеллектуальных космических роботов». Аппарат был разработан в Научно-исследовательском центре имени Г. Н. Бабакина. Конструкция аппарата – одна из закономерных ступеней развития советских космических роботов. В ней просматриваются многие революционные линии технического прогресса, впервые в мире проложенные в советской космонавтике. Здесь кристаллизовался разнообразнейший опыт, в котором советское первородство бесспорно – первый облет Луны и мягкая посадка на ее поверхность; рейсы «Венер» и «Марсов» и многое другое.

Миссия «Фобос» может рассматриваться как первый важный шаг в реализации задуманной советскими учеными «марсианской программы». Следующий этап предполагается осуществить в середине 90-х годов. Это будут глобальные исследования поверхности и атмосферы Марса с помощью искусственных спутников планеты, аэростатных зондов, вводимых в ее атмосферу, марсоходов, метеорологических зондов и зондов-пенетраторов, доставляемых на поверхность, субспутника, отделяемого от основного аппарата.

Одна из главных технических проблем марсохода – это управление его движением. Марсоход должен, например, уметь самостоятельно обходить препятствия, которых двадцать – тридцать минут назад не было на его пути. Примерно столько времени понадобится радиосигналам, чтобы преодолеть расстояние от Марса до Земли и обратно. Решение проблемы видится в том, чтобы сделать марсоход «системой-экспертом», придав ему определенные «интеллектуальные способности». «Земля» будет определять стратегию работы, а сам робот – тактику ее проведения. Если для орбитального аппарата это означает автономию в решении ряда навигационных задач, то для марсохода – это наивысшее по сложности автономное адаптивное (то есть приспосабливающееся к условиям) управление движением.