Марс окружен роботами: почему ОАЭ, Китай и США почти одновременно решили послать свои аппараты к Марсу и куда смотрит Россия?

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.

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)?

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.