История стремления человека к Марсу

На протяжении более чем трех тысячелетий все исследования Марса сводились к визуальным наблюдениям и не очень точным расчетам на их основании. Открыл эстафету Древний Египет в 1544 году до н.э. (назвав планету Хар Дечер, или Гор Дашр — «красный»), за ним последовал Вавилон (Нергал — «кровь проливающий»), затем Китай, Греция и Римская империя. В результате Марс получил свое нынешнее имя в честь древнеримского бога войны, а ученые – весьма приблизительные данные о периоде вращения Марса вокруг своей оси и об особенностях его положения относительно Земли и звезд.

Затем в исследованиях наступил перерыв примерно на полторы тысячи лет, по окончании которых Галилео Галилей в 1609 или 1610 году (по разным источникам) наблюдал Красную планету в им же изобретенный телескоп. Многие ученые-астрономы тут же последовали его примеру, и случился новый виток в исследованиях Красной планеты, который длился немногим более трехсот лет. За это время ученые с точностью до нескольких минут определили период вращения планеты вокруг своей оси, узнали ее верное положение относительно Земли и Солнца, обнаружили на ней полярные шапки и даже предполагаемые русла рек (оказавшиеся оптической иллюзией). Кроме того, был вычислен угол наклона планеты по отношению к плоскости эклиптики, а также обнаружены и естественные спутники Марса, получившие названия Фобос и Деймос.

Тогда же очень быстро развились и так же быстро сошли на нет предположения о наличии на Марсе разумной жизни. В этой связи нельзя не вспомнить знаменитую радиопостановку «Войны миров» Г.Уэллса в 1938 году. Многие жители США всерьез приняли ее за экстренный выпуск новостей и поверили, что Земля подверглась вторжению марсианских захватчиков.

Вопрос о населенности Марса разумной жизнью сменился другим — а есть ли на Марсе жизнь хотя бы микробиологическая? Точный ответ на этот вопрос неизвестен до сих пор. Однако к концу эпохи «наземных» наблюдений за Красной планетой были получены более-менее точные данные о составе атмосферы и даже почвы Марса, об атмосферном давлении и температуре на его поверхности. Затем настало время исследований космических.

Первые запуски в сторону Марса совершил СССР еще до выхода человека в космос — в 1960 году. Именно тогда была запущена космическая программа «Марс», однако первый серьезный успех был достигнут только в 1971 году, когда автоматическая межпланетная станция «Марс-3» совершила первую мягкую посадку на Красную планету. К сожалению, связь со станцией практически сразу была потеряна, а переданные данные расшифровке не поддались.

К слову, на станции находился и первый в СССР (и в мире) марсоход «ПрОП-М» («Прибор оценки проходимости — Марс»). Он так и не успел ступить на поверхность и оценить ее проходимость.

Ни одна из миссий программы «Марс» не была выполнена на 100%, однако в результате ученые получили очень ценные сведения как о планете, так и о космическом пространстве на пути к ней.

Значительно бОльших успехов достигли Соединенные Штаты Америки. Так, в 1965 году «Маринер-4», пролетев мимо Марса, впервые сфотографировал его в непосредственной близости, с расстояния около десяти тысяч километров. В 1971 году автоматическая станция «Маринер-9» вышла на заданную орбиту вокруг Марса, став первым искусственным спутником Марса в частности и другой планеты вообще. Благодаря ему ученые смогли более детально изучить особенности поверхности планеты, в том числе под влиянием сезонных изменений, а также двух ее естественных спутников.

В 1975 году американцами были запущены автоматические станции «Викинг-1» и «Викинг-2», в состав которых входили орбитальный и спускаемый аппараты. Все четыре устройства с задачами справились: орбитальные станции вышли на заданные орбиты, спускаемые аппараты успешно сели на поверхность планеты. В результате был получен первый качественный фотоснимок с поверхности Марса, сделанный аппаратом «Викинг-1»:

Таким образом, победителем в холодной войне за знания о Марсе стала Америка. В конце 1980-х годов Советским Союзом была предпринята последняя попытка добраться до Марса и одного из его спутников. Были запущены две орбитальные станции под названием «Фобос». «Фобос-1» не смогли вывести на траекторию полета к Марсу — ошибка в управлении. «Фобос-2» до Марса с горем пополам добрался, однако выполнить поставленные задачи также не сумел — связь со станцией была потеряна еще до начала работы. В 1996 году Россией была запущена станция «Марс-96» с пятью различными аппаратами для изучения Красной планеты. Из-за отказа двигателей станция не вышла на заданную траекторию и разрушилась при входе в атмосферу Земли.

Америка же в 1990-х годах продолжила развивать свои успехи. В конце 1996 года стартовало сразу два в будущем успешных космических проекта Марса. Первый — станция Mars Global Surveyor, которая должна была проработать на орбите Красной планеты с 1997 по 2001 год, а проработала по 2006-й. Второй — не менее успешная программа Mars Pathfinder, которая предполагала изучение планеты с помощью посадочного модуля и марсохода Sojourner (в переводе — «пришелец»). Именно он стал первым рабочим марсоходом и проработал на поверхности три земных месяца вместо расчетных «от недели до месяца». Он же получил первые данные о содержащемся в красном грунте планете гидроксиде железа.

Впрочем, не нужно думать, будто американские проекты, в пику российским, сплошь были успешными. В 1999 году в рамках проекта Mars Surveyor 98 были запущены автоматическая станция Mars Climate Orbiter и исследовательская станция Mars Polar Lander. Оба аппарата потерпели аварию во время торможения у Марса и свою миссию не выполнили. Однако из ошибки были сделаны верные выводы, которые в будущем привели к успехам.

Увы, то же самое нельзя сказать о многообещающем российском проекте «Фобос-грунт», который не смог покинуть пределы атмосферы Земли в 2011 году. Казалось бы, в конце 1980-х было целых два «Фобоса», ошибки которых можно было учесть за двадцать с лишним лет, но этого не произошло. Вероятно, именно в этом одна из причин сегодняшнего отставания российской космической промышленности от американской.

Затишье перед будущим

Скоро произойдут новые космические революции, и Марс должен сыграть в них не последнюю роль. Какие предпосылки для этого существуют на сегодняшний день? Навскидку можно назвать семь.

1. Mars Odyssey — орбитальная станция, запущенная NASA в 2001 год и работающая уже на протяжении тринадцати лет (здесь и далее — на момент написания статьи). Является доработанной версией не добравшейся до пункта назначения станции Mars Climate Orbiter.

2. Станция Mars Express, запущенная, для разнообразия, не NASA, а Европейским космическим агентством (ЕКА) в 2003 году и также работающая по сей день. Запущенный вместе с ней посадочный модуль «Бигль-2» успешно сел на поверхность Марса, однако не вышел на связь.

3. Mars Reconnaissance Orbiter – еще одна функционирующая станция на орбите Марса. Запущена в 2005 году, успешно работает до сих пор.

Обязательно следует упомянуть Mars Exploration Rover – программу NASA по изучению поверхности Красной планеты с помощью роверов-марсоходов «Спирит» и «Оппортьюнити». При заявленном сроке эксплуатации в 90 дней, «Спирит» проработал около шести лет, с начала 2004 по 2010 год, а его брат-близнец «Оппортьюнити», «примарсившийся» спустя три недели, продолжает функционировать и по сей день. Наконец, героем научно-медийного пространства последних лет является марсоход «Кьюриосити», запущенный в конце 2011 года.

Отдельно стоит заметить, что при посадке марсоходов в 2004 и 2012 годах использовались разные технологии. Так, «Спирит» и «Оппортьюнити» были сброшены с небольшой высоты, будучи обернутыми подушками безопасности, тогда как «Кьюриосити» сажал специальный «небесный кран», который затем отлетел в сторону и «совершил жесткую посадку».

Итого на орбите и поверхности Марса на данный момент находится пять действующих аппаратов: три орбитальные станции и два марсохода (4:1 США – Европа; Россия не при делах). Однако было названо семь предпосылок светлого космического будущего, и вот почему.

В 2007 году стартовала космическая программа NASA под названием Mars Scout. Первой миссией программы (успешно выполненной и завершенной в 2008 году) была отправка на Марс и посадка в его полярном регионе исследовательской станции «Феникс», предназначенной для поиска следов воды и жизни в грунте (вода была найдена). Вторая миссия стартовала в конце 2013 года, и уже в сентябре 2014-го на орбиту Марса должна выйти еще одна исследовательская станция MAVEN, предназначенная для анализа изменений атмосферы Марса в прошлом и вероятных изменений будущем. Один из вопросов, на который ученые хотят получить ответ с помощью этой станции: возможно ли в ближайшее время организовать колонию на Марсе.

7. Наконец, седьмая предпосылка будущих космических успехов всего человечества — индийская космическая станция «Мангяльян» (в переводе — «Корабль на Марс»). Она запущена также в ноябре 2013 года с индийского космодрома имени Сатиша Дхавана. Научную ценность миссия почти не представляет, первоочередная цель — отработка будущих полетов к Марсу и лишь минимальный анализ самой планеты. Однако сам факт такого запуска, особенно если он будет успешным, вполне может послужить символом и началом глобализации космических перелетов. Иными словами, вполне возможно, скоро в исследования космоса за пределами орбиты Земли будут вовлечены не только ведущие мировые державы с богатым космическим наследием, но и «новички» вроде Индии.

Впрочем, Марс к тому времени скорее всего будет уже обитаем.

Будем оптимистами — будем на Марсе

Итак, прежде всего, MAVEN и «Мангальян» во второй половине 2014 года благополучно достигнут Марса и лягут на его орбиту. Индия и еще несколько стран будут готовиться к новым стартам, а американская космическая станция начнет передавать новые подробные данные о марсианской атмосфере. Данные, само собой, будут общедоступными, их используют при подготовке следующих миссий на Марс.

Пионером-колонизатором Марса стремится стать основанная в 2011 году частная организация Mars One. В 2015 году она начнет подготовку будущих колонизаторов, разделенных на несколько команд по четыре человека. Кто из них полетит первым, кто вторым, а кто потом, они не узнают до последнего момента — во избежание лишних эмоций. Программа подготовки предполагается для всех одинаковая. В ее основе будет лежать в первую очередь психологический тренинг, и только потом — обучение техническим и медицинским навыкам. Акцент на психологической подготовке не случаен. Возвращение с Красной планеты не предусмотрено, и людям придется всю оставшуюся жизнь провести в замкнутом пространстве в достаточно тяжелых условиях. Планируется, что каждые два года команда колонизаторов будет пополняться вновь прибывшей командой, также состоящей из четырех человек.

Во-вторых, NASA в 2016 году планирует копнуть глубже в прямом смысле этого слова — миссия InSight предполагает отправку на поверхность Марса геофизической станции для анализа внутренней структуры и процессов Марса. По мнению ученых, это позволит узнать гораздо больше о возникновении и развитии планет как таковых. Марс для этого подходит очень хорошо по многим причинам, в первую очередь — из-за отсутствия тектонических движений.

Спустя два года, в 2018-м, Россия начнет догонять США и Европу в вопросе изучения Марса: будет запущена космическая станция «Фобос-грунт 2». В следующем году она выйдет на заданную орбиту вокруг Марса и начнет передавать на Землю данные о Марсе и с Марса. Так начнется новый этап покорения Красной планеты в российской истории.

В том же 2018 году на Марс будет запущен марсоход «ЭкзоМарс ровер». Его основная миссия — поиск органической жизни на глубине до двух метров под поверхностью в разных местах. После того как в 2008 году зонд «Феникс» обнаружил следы воды на Марсе, поиск органической жизни автоматически стал следующим естественным шагом для большинства исследовательских станций на поверхности планеты.

Напомнит о себе в 2018-м и Mars One: отправит первую, пока что автоматическую, миссию на Марс, состоящую из орбитальной станции и посадочного модуля. Станция в будущем обеспечит постоянную связь между колонией и Землей, а главной задачей посадочного модуля будет демонстрация технологических возможностей для организации колонии на Марсе. Речь идет в первую очередь о возможности добычи воды из почвы планеты, а также достаточного количества электроэнергии посредством солнечных панелей. На Земле в это время будет продолжаться подготовка экипажей.

Однако им не суждено оказаться первыми людьми рядом с Красной планетой — в самом начале 2018 года в 501-дневное путешествие до Марса и обратно (без высадки на поверхность) отправится экипаж из двух человек. Организатором миссии Inspiration Mars стал первый космический турист, миллиардер Деннис Тито. Основная задача миссии — привлечь внимание (и инвестиции) общественности, в первую очередь американской, к исследованиям космоса. Собственно научной задачи у миссии нет: корабль с экипажем просто долетит до Марса, облетит его по низкой орбите на высоте около 160 километров от поверхности и вернется на Землю.

В 2022 году Mars One отправит на Красную планету сразу шесть миссий: два жилых отсека будущей колонии, две системы жизнеобеспечения и две системы электроснабжения колонии. Необходимость дублирования каждого компонента будущей колонии вполне очевидна. С одной из этих миссий будет доставлен второй марсоход, и в 2023 году они вместе с первым установят модули на заранее подготовленную площадку, установят солнечные панели и затем активируют систему жизнеобеспечения. Таким образом, к прибытию людей людей из местной атмосферы будет добыто достаточное количество кислорода, а из почвы — воды.

Прибытие запланировано на 2025 год. В 2024-м наконец состоится отправка первых колонизаторов, которых на поверхности будет ждать готовая к заселению колония. Затем каждые два года Mars One будет отправлять еще по одному экипажу (также из четырех человек каждый), разумеется, вместе с необходимыми для выживания и развития колонии ресурсами и оборудованием.

Когда люди обустроятся и адаптируются, они смогут начать работу. В первую очередь они займутся научными исследованиями. Помимо теоретических работ будут проводиться и прикладные — например, попытки вырастить какие-либо растения в марсианской почве или развить популяцию небольших животных организмов.

Важное место среди исследований Марса занимает вопрос терраформирования хотя бы небольших участков планеты — для начала. Чтобы превратить кусочек Марса в подобие Земли, понадобится как минимум: значительно повысить атмосферное давление; установить защиту, аналогичную озоновому слою Земли; «настроить» магнитные поля и, наконец, избавиться от токсических примесей в почве и воздухе.

Впрочем, если встанет вопрос выращивания растений на Марсе, это будет значить, что колония успешно существует, и единожды эти задачи решить удалось — заранее, на Земле. Дело за малым: превратить единичный случай в тенденцию, и сделать это своими силами, локально на Марсе.

Наконец, актуальным будет и вопрос деторождения. Сможет ли плод развиваться в условиях пониженной гравитации Марса? Сможет ли он родиться здоровым и выжить на чужой планете? Это лишь некоторые вопросы, ответы на которые предстоит найти первым колонистам. Лишать их возможности подойти к вопросу с практической точки зрения руководство Mars One не будет, однако рекомендации однозначные: сначала лучше разобраться с теорией.

Когда эти главные проблемы будут решены, вопрос о возможности развития человеческой цивилизации на Марсе будет снят с повестки дня.

На это уйдут долгие годы, и за это время NASA также успеет подтянуться к Mars One — через шесть лет после отправки первых колонистов, в 2030 году, они наконец организуют свое поселение на Красной планете. Вероятно, к тому времени государственная и частная организации будут активно сотрудничать и использовать опыт друг друга.

Можно предположить, что будет происходить дальше.

Скорее всего, космические перелеты к тому времени станут достаточно частым явлением. Хочется верить, что Россия восстановит утраченные позиции и объявит о проекте собственной колонии на Марсе. Многие страны Европы и Азии запустят собственные космические программы, в том числе и марсианские.

Очень быстро встанет вопрос о более дешевом перемещении между Землей и Марсом (в обе стороны). Еще в 1985 году Базз Олдрин (который известен тем, что ступил на Луну сразу следом за Нилом Армстронгом) предложил идею циклично перемещающегося между Землей и Марсом космического корабля. Находясь на изменяемой гелиоцентрической орбите, он должен «болтаться» между двумя планетами, «цепляя» у одной из них модуль с грузом или экипажем и «отпуская» у другой.

Благодаря такому кораблю (пока называемому просто – cycler) у марсианских колонистов может появиться возможность вернуться на Землю.

Когда и эти проблемы человечеством будут решены, терраформирование Марса целиком, то есть превращение его во «вторую Землю», станет лишь вопросом времени. Очень долгого времени — но все же.

И совершенно не хочется говорить о том, что на пути к осуществлению этой мечты человечества что-то может пойти не так.