Герберт Уэллс был бы доволен. События развиваются практически зеркально его произведению «Война миров». Не с Марса на Землю, а в обратном направлении в июле 2020 года было произведено три «выстрела». С разницей в несколько дней к Красной планете ушли арабская, китайская и американская космические станции. Сейчас первые две уже на орбите, а 19 февраля на поверхность сел марсоход NASA. Цели у них примерно одинаковые — нефть. Ну почти.

Данные — это новая нефть, сказал основатель Alibaba Джек Ма. А нераскрытых загадок на Марсе столько, что, получается, на Красную планету все отправились действительно за нефтью. А ОАЭ и Китай еще и войдут в историю как 5-я и 6-я страна, прибывшие на орбиту Марса (ЕС мы посчитали за одну). Но давайте сначала о тайнах Марса, а потом о проектах.

Есть ли жизнь на Марсе?

Геология — как известно по сериалу «Теория большого взрыва» — самая скучная из точных наук. Но если мы хотим узнать, почему на Земле комфортные условия для жизни, а на Марсе и Венере нет — надо разобраться. А вдруг и нам грозит такая же катастрофа (спойлер: нет), а может, Марс можно приспособить для колонизации (без комментариев) или хотя бы облегчить высадку людей на Красную планету (может быть)?

Первое фото Марса, сделанное китайской космической станцией «Тяньвэнь-1» imago/Legion Media
Первое фото Марса, сделанное китайской космической станцией «Тяньвэнь-1»

В прошлом веке первые советские и американские зонды с сожалением убедились, что высокоразвитую цивилизацию мы на Марсе не найдем. Но XXI век вернул интерес к нему. Новые исследования показали, что вода на планете есть — пусть и в виде льда. Более того, ландшафт показывает, что когда-то большая часть планеты была покрыта океаном. Куда же делись реки-моря-океаны, почти вся атмосфера Марса, наконец? И успела ли зародиться жизнь, какой она была? А может, ее до сих пор можно найти под поверхностью?

Здесь и далее следует добавлять «с большой вероятностью» после каждого утверждения. Потому что там, где на земле сотня геологов взяла бы по тысяче образцов и всесторонне исследовала бы их в лабораториях всего мира, нам приходится обходиться фотографиями с орбиты и редкими образцами почвы, которые анализируют самые высокотехнологичные, но, увы, мобильные и крайне ограниченные по функциональности лаборатории на марсоходах и орбитальных зондах. Но человечество не сдается и каждый раз пытается хотя бы в замочную скважину подсмотреть (а также понюхать и послушать), что происходит на соседней планете.

Ради науки. И немного — для гордости

ОАЭ запустили космическую программу и одной из первых миссий решили отправить зонд к Марсу. Амбициозно, но условия позволяют — страна пошла на внушительные расходы и создала зонд совместно с американскими университетами, а запустила его на японской ракете. Читерство? Не думаю. Можно было самим много лет проектировать ракету и зонд, а теперь сразу вырастет привлекательность профессии космического инженера — у них будет возможность управлять зондом у Марса. Да и свои устройства будет делать проще, используя опыт создания межпланетной станции Al Amal («Надежда»), пусть основную работу и выполнили американские университеты.

People wait for the launch of the Giuseppe Cacace/AFP via Getty Images
К 50-летию образования ОАЭ Космический центр имени Мохаммеда бин Рашида запустил первый зонд этой страны на орбиту Марса

Интересно, что зонд вышел к Марсу 9 февраля и всего на один день опередил китайский аппарат. Так ОАЭ неожиданно опередили Китай и стали 5-й страной, которой удалось послать аппарат на орбиту Красной планеты (после СССР/России, США, ЕС и Индии). Представляете, у страны еще нет лунной миссии (запланирована на 2024 год), а уже могут похвастаться данными с Марса.

Хотя ОАЭ создавали зонд на свои средства, страна стремится влиться в общемировое сообщество исследователей космоса. Данные обещают предоставить в общий доступ, а цели выбирались совместно с ведущими специалистами мира, чтобы они могли дать новую информацию. В результате создан зонд массой 1350 кг — относительно скромно по нынешним меркам, поэтому у него всего три научных прибора: мультиспектральная камера (то есть сможет снимать не только в видимом диапазоне волн, но и подглядывать в соседние), а также ультрафиолетовый и инфракрасный спектрометры.

Главные задачи — изучить погоду и динамику атмосферы Марса в нижних слоях атмосферы, понять, как он лишился почти всей атмосферы (сейчас ее давление 1/150 от земной), наблюдать за динамикой концентрации водорода и кислорода. Кроме новых знаний о геологии планеты эти данные помогут определить, была ли когда-то на Марсе жизнь и может ли она существовать сейчас, а также помогут подготовить будущую экспедицию людей на планету. Работа орбитальной станции рассчитана на два года.

Красный десант

Китайская миссия к Марсу «Тяньвэнь-1» («Вопросы к небу»). Китай уже достаточно опытен в космических исследованиях — он запускает спутники и целые орбитальные станции вокруг Земли, а в 2019 году впервые посадил луноход на обратную сторону Луны. Поэтому Марс был естественной ступенькой в изучении космоса. Но какова наглость, хорошая исследовательская наглость, — Китай надеется не только вывести орбитальную станцию вокруг Марса, но и посадить марсоход. С первого раза мягкая посадка зонда на поверхность не удавалась ни России, ни США, ни ЕС.

Зонд Таньвэнь-1 с марсоходом W. X. Wan et al. / Nature, 2020
Китай в первой же миссии на Марс отправил орбитальный зонд, посадочную площадку и марсоход. Зонд уже успешно вышел на орбиту, а высадку марсохода ещё будут готовить пару месяцев

Сейчас 5-тонный модуль «Тяньвэнь-1» переходит на постоянную рабочую орбиту — он сможет вести и самостоятельную работу по съемке и исследованию Марса. Когда он уточнит ландшафт Красной планеты, то выберет место, куда в апреле высадится марсоход. Это будет относительно небольшой аппарат массой 240 кг, на котором стоят мультиспектральная камера, георадар (который сможет рассматривать планету вглубь до 100 метров), магнитометр, метеостанция и анализатор грунта.

Орбитальная станция рассчитана на 2 года работы, ровер — на 3 месяца. В итоге Китай надеется создать геологическую карту Марса, исследовать состав и свойства поверхности Марса, найти месторождения водяного льда, а также изучить атмосферу и электромагнитные поля планеты.

Скучные цели? Да это же настоящая разведка перед высадкой людей на Марс! Изучат свойства поверхности, чтобы обеспечить мягкую посадку, водяной лед и минералы позволят получать кислород, топливо и вещества для строительства базы. Кажется, Китай надеется нагнать все годы своей космической спячки.

Упаковщик посылки на Землю

Хотя марсоход NASA прибыл последним к Марсу, зато задерживаться на орбите не стал — сразу пошел на посадку. Такая решительность объясняется большим опытом NASA в марсианских миссиях — Perseverance чуть тяжелее и практически такой же по размерам, как Curiosity, который уже 9 лет работает на поверхности Марса.

С одной стороны, посадка уже отработана, с другой — она очень сложна. Атмосфера слишком разрежена, чтобы спустить его на парашютах. Но все-таки ее достаточно, чтобы сжечь аппарат при неаккуратной посадке. В результате приходится комбинировать торможение об атмосферу, защищая аппарат тепловым щитом, потом тормозить парашютом, а затем уже останавливать его реактивными двигателями: «небесный кран», больше похожий на реактивный ранец, зависает над поверхностью и опускает марсоход на тросах (кран затем отлетает, чтобы не повредить устройство). NASA называет это «7 минутами ужаса», потому что любое отклонение от программы приведет к катастрофе, а управлять процессом невозможно: сигнал до Земли в данном случае шел в полтора раза дольше — 11 минут.

Впервые вне земли планируется запустить вертолет. Сейчас дрон под названием Ingenuity («Изобретательность») закреплен на марсоходе, но после подготовки совершит несколько 30-секундных полетов, чтобы узнать, можно ли передвигаться в марсианской атмосфере. Сигнал с Марса до Земли идет от 3 до 22 минут, и за это время марсоход может продвинуться только на расстояние, которое успел осмотреть с камер. Дальше его боятся отпускать инженеры, чтобы он не упал с камня или не застрял в малозаметной расселине. Потенциально вертолет сможет видеть дальше, что позволит марсоходу преодолевать большее расстояние. Также он может достигать труднодоступных мест на Марсе и других небесных телах.

NASA's Mars Perseverance rover acquired this image of the area in front of it using its onboard Front Left Hazard Avoidance Camera A.This image was acquired on Feb. 18, 2021 (Sol 0) at the local mean solar time of 20:58:24.Image Credit: NASA/JPL-Caltech NASA/JPL-Caltech
Скромное черно-белое изображение — это просто тест. Теперь мы знаем, что самый большой в истории марсоход Perseverance удачно приземлился и начал выполнять миссию NASA

Сделать вертолет было непросто. Как мы упоминали, атмосфера Земли примерно в 150 раз плотнее. Для сравнения: того же порядка разница в плотности у воды и воздуха — представьте, каково подводной лодке на берегу! Чтобы летать в такой атмосфере, 1,8-килограммовому аппарату придется вращать лопастями со скоростью 2600 оборотов в минуту.

Новый марсоход также будет изучать атмосферу и поверхность Марса. Но главное, что он соберет образцы, которые потом планируется доставить следующей миссией на Землю! Это первый проект такого рода. Посадка марсохода Perseverance проведена в кратере Джезеро (Jezero), в котором раньше было озеро. Значит, в нем была вода, могла быть жизнь, и найти ее в образцах почвы в земных лабораториях будет гораздо проще.

Еще одно интересное устройство на марсоходе — синтезатор кислорода. Он должен производить газ для дыхания из атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа. Если прибор удачно сработает, не придется везти с Земли воздух для космонавтов — это позволит существенно сократить массу груза. В остальном задачи привычны — понимание особенностей поверхности и атмосферы Красной планеты, имеющихся запасов водяного льда и минералов. Они помогут изучить планету и спланировать высадку астронавтов, которую мы ждем в 2030—2040-х годах.

P. S. А как же Россия? Расстрою «всепропалистов». Российско-европейская миссия «ЭкзоМарс» стартовала еще в 2016 году. Посадка модуля Schiaparelli не удалась, но орбитальная станция TGO исследует газовый состав атмосферы и распределение водяных льдов на поверхности еще с 2017 года. И в доказательство, что она не прохлаждается на орбите — как раз перед прилетом трио с Земли станция выдала новое открытие, — в атмосфере Марса периодически наблюдаются выбросы мизерных количеств хлороводорода. Откуда он, в каких процессах образуется и как это можно использовать — ученым еще предстоит узнать. А на будущий год запланирован старт следующей части миссии, которая включает высадку марсохода.