"Столкнулся с неведомой силой". Американский марсоход отправил тревожный сигнал на Землю
69,4 тыс прочтений
3 дня назад
Художественное изображение момента посадки ровера Perseverance на поверхность Марса© AP Photo / NASA/JPL-Caltech
Захар Андреев

Грандиозное достижение американцев в космосе грозит обернуться громким провалом. Пытаясь отыскать жизнь на Марсе, ровер Perseverance собрал образцы грунта. А вот с их доставкой на Землю возникли проблемы — оказалось, что это слишком долго и дорого. Тем временем у НАСА появился мощный конкурент, который может выполнить задачу быстрее и забрать всю славу себе.

Впервые в истории
Спускаемый аппарат вошел в атмосферу на скорости около 20 тысяч километров в час. Замедлившись, выпустил огромный парашют и сбросил тепловой щит. Выбрал безопасное место для посадки и ввел в действие систему "Небесный кран". Устройство, оснащенное реактивными двигателями для торможения, с помощью тросов бережно опустило марсоход Perseverance ("Упорство") на поверхность кратера Езеро. Восемнадцатого февраля 2021-го за посадкой следили во всем мире. Прямые трансляции на видеохостингах били рекорды.

Так начался основной этап программы "Марс-2020". Главная цель — поиск жизни на Красной планете. Кратер Езеро некогда был настоящим водоемом, в который впадали реки. Ученые предположили, что в древности там могли сложиться условия для возникновения микроорганизмов. Если так, то в марсианском грунте остались следы их жизнедеятельности — химические сигнатуры. Чтобы убедиться в этом, Perseverance должен был собрать образцы "почвы" — с тем чтобы следующая миссия доставила их на Землю для пристального изучения.

Марсоход NASA Perseverance делает селфи с вертолетом Ingenuity© NASA / JPL-Caltech/MSSS
"Эти образцы могут изменить то, как мы понимаем Марс, нашу Вселенную и — в конечном итоге — нас самих", — заявляет нынешний администратор НАСА Билл Нельсон.
Главной новинкой программы был вертолет Ingenuity ("Изобретательность") — первое летательное средство с мотором, когда-либо поднявшееся в небо другой планеты. Были сомнения, что устройство вообще сможет держаться в воздухе — атмосфера на Марсе более разреженная, чем на Земле. Однако "Индженьюити" совершил 72 полета, хотя планировалось всего пять. Дрон, оснащенный видеокамерами, действовал как разведчик для колесной техники.

Ровер же — напичканный приборами аппарат размером с легковой автомобиль — благополучно разъезжал по заданному маршруту, собирая образцы реголита и горных пород, записывал звуки марсианского ветра и даже успешно попробовал преобразовать местный воздух в кислород. А также делал множество фотографий и видео, чем занимается и по сей день.

Вертолет Ingenuity на Марсе© NASA / JPL-Caltech
По состоянию на 16 января Perseverance провел на Марсе 1390 солов (или 1428 земных дней), проехал около 30 километров. Часть собранных образцов помещена в сам аппарат, другая разбросана на пути следования. Тридцать из них необходимо доставить на Землю. Здесь-то и начинаются сложности.

"Это невозможно"
План возвращения образцов Mars Sample Return, разработанный совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА), предполагал несколько полетов на соседнюю планету. В ходе этих миссий следовало доставить, в частности, вертолеты для сбора контейнеров с образцами, небольшую ракету для старта с Марса и орбитальный аппарат, с которым она должна состыковаться. Обратный рейс, согласно этой программе, назначили на 2031-й. Оценить проект пригласили независимую комиссию.

Та выяснила, что затея будет стоить запредельно много — не менее 11 миллиардов долларов. Для сравнения: миссия "Марс-2020" обошлась примерно в 2,5 миллиарда. Кроме того, заключили оценщики, подготовить операцию по доставке образцов к 2031-му нереально, так что сроки сдвигаются на 2040-й. Нынешний администратор НАСА Нельсон назвал такую задержку "совершенно неприемлемой".

Теперь космическое агентство готовит альтернативную программу. Конкурс на лучший план Б объявили в апреле 2024-го. В начале января озвучили примерное очертание будущей миссии. Согласно новой стратегии, затраты оцениваются в 5,5-7,7 миллиарда, а сроки завершения варьируются от 2035-го до 2039-го.

Кратер Езеро был выбран главной точкой посадки ровера "Марс-2020"© NASA/MGS/MOLA Science Team
В НАСА изучают два варианта, которые подадут на рассмотрение новому хозяину Белого дома. Первый — построить систему своими силами, взяв за основу "Небесный кран", хорошо зарекомендовавший себя при десантировании марсохода Perseverance и его предшественника Curiosity ("Любопытство"). Второй — привлечь частников, то есть космическую компанию SpaceX Илона Маска или Blue Origin Джеффа Безоса (основателя Amazon).

Маск действительно всерьез собирается лететь на Марс, но его планы более грандиозны — построить на соседней планете колонию. Захочет ли он отвлекаться на сбор и возвращение на Землю научных образцов? Кроме того, его сверхтяжелая ракета Starship пока не завершила испытания. А носитель от конкурентов из Blue Origin — New Glenn — только приступает к испытаниям.

Тем временем американцев готовятся опередить главные конкуренты по космической гонке.

Ущемленная гордость
Китай успешно доставил свой ровер на Марс практически одновременно с Perseverance — в феврале 2021-го, но посадил уже в мае. Марсоход Zhurong работал до 2023-го, после чего вышел из строя из-за пыли.

Кроме того, в последние годы Китайское национальное космическое управление (CNSA) осуществило две успешные операции по сбору и возвращению на Землю образцов лунного грунта. Теперь собирается привезти марсианские породы.

Ранее старт миссии "Тяньвэнь-3" ("Вопросы к небу") планировался на 2030-й. Но дела идут настолько хорошо, что ее могут перенести на более ранний срок — 2028-й. И тогда возвращение состоится в 2031-м. В НАСА на это реагируют раздраженно.

"Не хотелось бы, чтобы единственный образец был возвращен на китайском космическом корабле, — говорит Нельсон в интервью американским СМИ. — Это была бы просто миссия типа "хватай и уходи". Тогда как мы выстроили методичный процесс: нашли образцы разных слоев, относящихся к разным геологическим эпохам. Так что, когда мы их вернем, сможем увидеть историю Марса. В том числе ответить на главный вопрос: была ли там жизнь миллионы лет назад?"
Однако пока американские чиновники упражняются в риторике, Китай штампует космические достижения. Кроме миссий на Марс и на Луну к успехам страны можно отнести создание собственной орбитальной станции, развитие национальной группировки спутников. Так, разрабатывается аналог системы интернет-связи Starlink, ведутся работы над возвращаемой ракетой. Аэрокосмическая же отрасль США — в давнем и глубоком кризисе (череда скандалов в Boeing — лишь вершина айсберга). Судя по нынешней тенденции, полное доминирование Китая в космосе — всего лишь вопрос времени.

Новый подход
Американское космическое агентство НАСА с целью экономии времени и средств может воспользоваться услугами частных компаний SpaceX или Blue Origin для доставки грунта с Марса, заявил глава НАСА Билл Нельсон.

"Я говорю об использовании коммерческих партнеров. Вы все знаете, что SpaceX и Blue Origin уже выразили интерес, но это могут быть и другие, и команда оценивает и исследует все отраслевые возможности", - заявил Нельсон на брифинге, посвященном возвращению образцов грунта с Марса.
Использование услуг частных компаний, которые должны будут разработать свой тяжелый спускаемый аппарат, который бы доставил образцы, оценивается от 5,8 миллиарда до 7,1 миллиарда долларов, что ниже, чем изначальный план НАСА стоимостью в 11 миллиардов долларов, отметил глава агентства.

При этом изначальный план предусматривал возвращение образов грунта до 2040-х годов, в то время как частные компании смогут доставить их уже к 2035 году. Второй опцией для НАСА остается использование уже ранее проверенного "небесного крана" совместно с Европейским космическом агентством, что обошлось бы в сумму от 6,6 миллиарда до 7,7 миллиарда долларов, добавил Нельсон.

Финальное решение по этому вопросу будет принято в следующем году, когда полномочия Нельсона уже истекут.

НАСА провело брифинг на фоне сообщений о том, что Китай может доставить образцы грунта раньше США, примерно в 2031 году, о чем ранее заявила Лаборатория по исследованию дальнего космоса КНР.

"сканирующего  радиолокационного  устройства  по  телеметрическому  каналу  была  передана
информация,  позволившая  с  исключительной  четкостью  получать  цветные  изображения  облачного
слоя,  покрывающего  Юпитер.  Качество  этих  изображений  несравненно  лучше  полученных  на
лучших  земных  телескопах.  С  большой  детальностью  было  получено  изображение  знаменитого
«красного пятна», было открыто несколько меньших «красных пятен», а также масса других деталей,
которые  весьма  быстро  меняются  со  временем.  Вообще,  весь   облачный  слой Юпитера  охвачен
бурными движениями, связанными с переносом большого количества энергии.
Установленный  на «Пионере-10»  ультрафиолетовый  спектрометр  позволил  по  измеренным
спектральным линиям определить химический состав атмосферы гигантской планеты. Оказалось, что
на 82 процента (по числу атомов) она состоит из водорода, на 17 процентов из  гелия и только 1 %
дают  все  остальные  элементы  вместе  взятые,  которые  входят  в  состав  разных  химических
соединений.  Химический  состав  атмосферы Юпитера  до  удивления  похож  на  солнечный  и  резко
отличается  от  земного. Сходство  со  звездой — Солнцем —  еще  более  усиливается  по  следующей
причине.  Несколько  лет  назад  было  установлено,  что  в  далекой  инфракрасной  области  спектра
Юпитер излучает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца во всем спектр е, в том числе и
в видимой его части. Следовательно, в отличие от остальных планет, Юпитер есть «самосветящееся»
космическое тело. Источником энергии излучения Юпитера скорее всего является его непрерывное
сжатие. Подсчеты  показывают,  что  для  этого  достаточно  сжиматься  на 1  миллиметр  в  год.  Таким
образом, строго говоря. Юпитер является не планетой, а маленькой протозвездой (см. гл. 4).
Подобно Земле, Марсу и Венере Юпитер окружен  водородной «короной», простирающейся
вплоть  до  орбиты  его  ближайшего  большого («галилеевского»)  спутника Ио. Этот  спутник,  так же
как и другой, называемый Ганимедом, имеет  атмосферу, плотность  которой  в миллион раз меньше
земной.  Спутник  Ио  замечателен  еще  тем,  что  сильно  влияет  на  мощность  всплесков
длинноволнового  радиоизлучения  Юпитера (см.  выше).  Он  как  бы  выполняет  функции
«космического  громоотвода».  Наблюдения  с  борта «Пионера-10»  позволили  уточнить  массу  Ио,
которая составляет 1,22 массы Луны.
Через  год  после «Пионера-10»  был  запущен «Пионер-11»  с  той  же  научной  программой,
которая была успешно выполнена после сближения его с Юпитером в декабре 1974 г.  В отличие от
«Пионера-10»,  который  силой  юпитерова  притяжения  будет  выброшен  за  пределы  Солнечной
системы и в 1987 г. пересечет орбиту Плутона (см. гл. 19), «Пионер-11» осенью 1979 г. прошел через
систему  Сатурна,  между  поверхностью  этой  планеты  и  ее  знаменитым  кольцом.  Об  этом  будет
сказано немного дальше."

"С наступлением эры освоения космоса проблема ресурсов цивилизации в принципе меняется
самым радикальным образом.
Вполне  естественно,  что  на  определенном,  достаточно  высоком,  этапе  развития  общества  с
необходимостью  возникает  тенденция  использовать  ресурсы  вещества  и  энергии,  находящиеся  вне
Земли,  но  в  пределах  Солнечной  системы.  Каковы  же  эти  ресурсы?  Если  говорить  о  ресурсах
энергии, то, прежде всего, следует иметь в виду излучение Солнца. Ежесекундно оно излучает 4 • 10 в 33 степени эрг.  Что  касается  ресурсов  вещества,  то  здесь  основным  источником  могут  быть  массы  больших
планет.  Масса  планеты  гиганта  Юпитера  составляет,  например, 2 • 10 в 30 степени г.  Чтобы  полностью
«распылить»  массу Юпитера,  необходимо  затратить  энергию  порядка 10 в 44 степени эрг,  что  равно  энергии,
излученной Солнцем за 800 лет.  "

"Мы  сейчас  укажем  на  другой  мыслимый источник  энергии,  может  быть,  даже  более  эффективный,  чем 100%-ное  использование  энергии излучения  центральной  звезды.  Речь  идет  о  принципиальной  возможности  использования  масс  больших планет в качестве ядерного горючего для реакции синтеза. Как известно, большие планеты  состоят преимущественно из водорода. При массе Юпитера 2 • 10 в 30 степени г.  запас ядерной энергии в нем,  которая может быть освобождена при синтезе ядер водорода в ядра гелия, составляет около 10 в 49 степени эрг.
Это  чудовищно  большое  количество  энергии  такого же  порядка,  как  и  энергия  взрыва  сверхновой
звезды (см.  гл. 5). Ядерную  энергию можно будет  освобождать постепенно,  в  течение длительного
промежутка времени. Если, например, ежесекундно освобождать       4 • 10 в 33 степени  эрг (что равно мощности
солнечного излучения), то запаса ядерной энергии Юпитера хватит почти на 300 млн. лет. Этот срок, вероятно, превосходит длительность «шкалы времени» любой развивающейся цивилизации.  "