Жизнь на Марсе. Высадка на Марс

В начале XX в. было широко распространено мнение, что земные формы жизни вполне могли бы выжить на Марсе и что Марс даже, возможно, обитаем. В 1877 г. работы итальянского астронома Джованни Скиапарелли заставили весь мир говорить о мыслящих существах на Марсе, построивших там обширную сеть каналов для снабжения водой своей умирающей планеты. «Вся обширная равнина континента,-писал Скиапарелли,- изборождена многочисленными линиями более или менее заметной окраски... Некоторые из них, более короткие, не достигают в длину 300 миль, другие протянулись на многие тысячи». Но, по-видимому, тогда никто не задумывался над тем, что детали на поверхности Марса, которые можно было бы заметить с Земли, должны и в ширину иметь десятки километров.

Действующую модель (имитатор) спускаемого аппарата «Викинг», находившуюся в Лаборатории реактивного движения (ЛРД) в Пасадене, ученые использовали для моделирования трудностей, с которыми сталкивался на Марсе настоящий космический аппарат.

С ее помощью удалось, например, высвободить заклинившийся стопор на ковше для забора грунта аппарата «Викинг-1». Операция предварительно отрабатывалась на имитаторе. «Ремонт» был проведен через космическое пространство на расстоянии более 340 млн. км. На снимке хорошо видны ковш для забора образцов, телекамеры (слева сверху и посредине) и метеорологический локатор (справа вверху)

Жизнь на Марсе. Мифы раз и навсегда рассеялись в наши дни, когда в 60-70-е годы к Марсу приблизились первые космические аппараты. Вместо огромных, похожих на Сахару пустынь они обнаружили тысячи кратеров, сходных с лунными, огромные вулканы и громадные каньоны, а также такие образования, как высохшие русла древних рек (по другой теории-русла потоков жидкой лавы). Если на Марсе и существуют какие-то запасы воды, они могут быть только скрыты под поверхностью в форме льда, вечной мерзлоты. Ослепительно-белые полярные шапки, видимо, в основном состоят из замерзшей воды. Климат на Марсе холодный, а в разреженной атмосфере, состоящей в основном из углекислого газа (при давлении 5-8 мбар), жидкая вода не может находиться в свободном состоянии.

Поиск признаков жизни был одной из важнейших задач «Викингов». На обоих спускаемых аппаратах имелась автоматическая биологическая лаборатория Механический ковш подавал в нее образцы грунта. Было поставлено три эксперимента. Эксперимент I был предназначен для выявления микроорганизмов, использующих фотосинтез. Эксперимент II проводился с целью поиска признаков метаболизма, которые говорили бы о том, что находящиеся в грунте организмы поддерживают свое существование и воспроизводятся. Эксперимент III должен был выявить любой обмен газами между микроорганизмами, содержавшимися в грунте, и атмосферой камеры

Межпланетные станции разрешили и другую загадку: так называемые марсианские «моря», которые некоторые астрономы связывали с ростом и увяданием растительности, на самом деле, видимо, обусловлены пыльными бурями, гоняющими светлую пыль по более темной поверхности. В 1975 г. . на Марс стартовали два космических аппарата «Викинг», каждый с автоматической лабораторией на борту. Задача полета состояла в том, чтобы проверить, не содержатся ли в грунте планеты микроорганизмы. Обнаружение каких-либо форм жизни на другой планете Солнечной системы может послужить стимулом для продолжения исследований.

Продолжительность перелета на столь огромное расстояние-главная трудность, связанная с полетом людей на Марс. Если астронавты сумели побывать на Луне и вернуться на Землю менее См. также чем за две недели, то марсианскому кораблю придется покинуть систему Земля-Луна и отправиться в необычайно Спутники Марса далекий путь, на целый оборот вокруг Солнца. Прежде чем приступить к реализации такого проекта, на околоземной орбите необходимо создать космическую станцию, используемую в качестве сборочной и заправочной базы.

Астронавты, отправляющиеся в такое путешествие, должны быть готовы жить и работать в космосе в течение 1,5-2,5 лет.

Сравнение составов атмосферы Марса и земной атмосферы

Высадка на Марс. Благоприятные возможности для старта на Марс следуют с интервалами примерно в 25-26 месяцев, когда Марс находится в противостоянии. По одному из американских проектов предусматривалась возможность проведения экспедиции еще в нынешнем столетии. В двух кораблях (каждый длиной 82,3 м) с атомными двигателями, должны отправиться по 6 исследователей. Началась даже разработка ракетных двигателей «Нерва», использующих в качестве горючего жидкий водород. Астронавты должны облететь Солнце и прибыть в ту точку пространства, где через 9 месяцев после старта окажется и Марс. На протяжении почти всего полета корабли будут состыкованы «нос к носу», а разделятся они только перед прибытием. В течение 80 суток корабли будут оставаться на около марсианской орбите, а тем временем по 3 космонавта из каждого корабля высадятся на поверхность в спускаемых аппаратах.

После выполнения намеченных работ в расчетный момент корабли стартуют с орбиты вокруг Марса, продолжат свой далекий путь вокруг Солнца, подлетят к Венере, чтобы использовать для замедления ее гравитационное поле, и вернутся на околоземную станцию, пробыв в космосе в общей сложности 21 месяц. Но из-за огромной стоимости (по одной из оценок 1969 г-80 млрд. долл.) и сложности такого полета человек вряд ли высадится на Марсе в этом веке.

Процедура создания базы на Марсе будет иной, чем на Луне. Базу придется сразу строить в окончательном виде: Земля далеко и рассчитывать на помощь в аварийной ситуации не приходится.

На рисунке показан только что совершивший посадку марсианский посадочный аппарат (МПА). В числе грузов, доставленных МП А,-надувной куполообразный дом, подобный уже установленному на заднем плане. Прибывает еще один МПА, он везет лабораторию-автомобиль, которой космонавты воспользуются для исследования поверхности. Методика посадки на Марс повторяет использовавшуюся «Викингами». Отделившись от орбитального корабля. МПА включает двигатель торможения и начинает спуск.

В атмосферу Марса он входит со скоростью около 16000 км/ч. Снижение скорости достигается вначале аэродинамическим торможением с помощью термоустойчивого экрана необтекаемой формы, а затем спуском на парашютах. На высоте в несколько километров парашюты отцепляются, и включаются двигатели мягкой посадки. Используемое на Марсе оборудование должно учитывать климатические особенности планеты.

Надувные куполы должны иметь двойные стенки для защиты находящихся внутри людей от холода. Антенны радиолокаторов закрыты специальными оболочками, в основном в целях защиты от переносимой ветром пыли. В числе важнейших вещей-ядерные реакторы, питающие базу энергией, запасы кислорода для систем жизнеобеспечения, пища и вода. Необходимо найти на месте источники воды и кислорода, чтобы база возможно меньше зависела от Земли.

Исследования такого рода будут проводиться с помощью запускаемых с орбиты снарядов-зондов погружающихся в грунт на значительную глубину и определяющих его химический состав и наличие вечной мерзлоты. В наиболее «многообещающие» районы планеты космонавты отправятся на автомобиле-лаборатории. На рисунке изображены геологи, берущие на анализ образцы грунта.

«Мыслящие» автоматы. Еще больших затрат потребует создание на Марсе научной станции, поэтому следует тщательно сопоставить ее выгоды с возможностями получения научной информации с помощью «мыслящих» автоматов. Разрабатываются, например, подвижные аппараты, управляемые ЭВМ, что позволяет обойти трудности, связанные с долгим прохождением сигнала при радиосвязи (до Марса-около

23 мин) и делающие невозможным прямое управление аппаратами по радио с Земли. Проводились опыты с шестиногим устройством, имеющим электронный «мозг» и лазерный «глаз». Лазер обнаруживает впереди препятствия, а ЭВМ разрабатывает подходящий маршрут, позволяющий их обойти.

Не исключено даже, что беспилотный космический корабль сможет, совершив посадку на Марсе, высадить автоматический подвижный аппарат; он соберет в различных местах образцы грунта и скальных пород, которые будут помещены в возвращаемую на Землю ракету. Все привезенные с Марса образцы необходимо будет подвергнуть «карантину», чтобы проверить, не содержат ли они возбудителей неизвестных болезней. Лучшее место для этого-опять-таки околоземная орбитальная станция. Даже собранные на Луне камни и грунт хранили в специальной лаборатории-изоляторе, в стерильных условиях, пока биологи не подтвердили их безопасность.

Исследования внутренних планет. Венера. Меркурий

Несмотря на то что минимальное расстояние от Земли до Венеры меньше, чем до любой другой планеты, до недавнего времени не было известно, какова же на самом деле поверхность Венеры, постоянно окутанная белой от плотных облаков атмосферой. Венера лишь немногим меньше Земли. Ее орбита расположена примерно на 42 млн. км ближе к .Солнцу, и планета получает вдвое больше тепла и света, чем Земля. Исходя из этих простых фактов, некоторые астрономы выдвигали весьма эксцентричные теории. Так, планету представляли покрытой морями, болотами и влажными джунглями, быть может населенными первобытными чудовищами.

К иным выводам пришли астрономы 30-40-х годов. Спектральные исследования показали, что атмосфера Венеры в основном состоит из тяжелого углекислого газа. Отсюда следует, что солнечное излучение должно удерживаться в атмосфере вследствие «парникового эффекта», создавая высокие температуры, достигающие, по мнению некоторых ученых, точки кипения воды. Согласно одной из теорий, Венеру потрясают катаклизмы активной вулканической деятельности, и ее толстая атмосфера состоит из вулканической пыли, взвешенной в вечно горячем тумане. Некоторые астрономы полагали, что планета, воз можно, целиком покрыта океаном. Другие ожидали обнаружить там горячую пустыню, продуваемую сильными ветрами.

Плотная атмосфера Венеры навела ученых на мысль, что в ней может наблюдаться явление «сверхрефракции», т.е. столь сильное преломление лучей света, что у наблюдателя на поверхности планеты возникнет иллюзия пребывания на дне огромной чаши: горизонт вокруг него будет загибаться вверх. Но снимки, переданные «Венерой-9» и «Венерой-10», показали, что предполагаемое явление сверхрефракции в атмосфере Венеры не наблюдается

Венера: негостеприимный мир. В 60-х годах с Земли была проведена радиолокация Венеры; сигналы отразились от неровной поверхности, возможно имеющей крупные кратеры. На поверхности планеты удалось найти опорную точку, и радиолокация позволила установить, что Венера вращается вокруг своей оси в сторону, противоположную направлению вращения Земли, и совершает один оборот за 243 суток.

Полеты к Венере межпланетных станций, начавшиеся в 1962 г. с близкого пролета американского аппарата «Маринер-2», были продолжены советскими станциями серии «Венера», спускаемые аппараты которых входили в атмосферу планеты. Было твердо установлено, что температура поверхности Венеры намного выше точки плавления свинца, а атмосферное давление столь велико, что разрушило бы космический аппарат любого обычного типа.

В 1975 г. станции «Венера-9» и «Венера-10» вышли на орбиту вокруг Венеры, предварительно отделив снабженные телекамерами спускаемые аппараты, совершившие посадку на расстоянии примерно 2200 км друг от друга. Эти аппараты, прочная конструкция которых позволяла выдержать огромные давления, спускались с помощью парашютов и круглого аэродинамического тормозного устройства. На них были предусмотрены также охлаждение и изоляция, позволяющие им не менее получаса проработать на раскаленной поверхности планеты.

Радиосигналы со спускаемых аппаратов транслировались на Землю через орбитальные аппараты. Первый спускаемый аппарат работал 53 мин и передал на Землю панораму окружающей местности. На ней видна россыпь скальных обломков размерами 30 х 40 см с острыми краями, без заметных признаков тепловой или ветровой эрозии. Приборы зарегистрировали атмосферное давление, в 90 раз превышающее земное, и температуру 485°С. Второй аппарат работал 65 мин и передал изображение иного ландшафта, характерного для старых горных образований. Скалы напоминали огромные блины с прослойками из застывшей лавы или обломков разрушенных выветриванием пород. Этот аппарат зафиксировал давление 92атм.; можно предположить, что он совершил посадку в какой-то долине.

Венера оказалась миром, совсем не похожим на то, что ожидалось. На снимках, переданных советскими аппаратами «Венера-9» и «Венера-10», видна каменистая пустыня. Художник вообразил ее такой, как показано на рисунке. Скалы и камни имеют довольно гладкую поверхность.

Ясное небо никогда не проглядывает из- за окружающих планету плотных, едких облаков из паров кислот. Все это рисует Венеру мрачным, негостеприимным миром. Венера непригодна для создания поселений. Образования на поверхности Венеры-почти наверняка вулканического происхождения, но есть ли сейчас на ней активная вулканическая деятельность, неизвестно

Исследования были продолжены орбитальными аппаратами станций «Венера-9» и «Венера-10», передавшими подробные картины облачного слоя планеты, что позволило дополнить информацию, полученную в 1974 г. с американского аппарата «Маринер-10». Облака, стремящиеся закручиваться вокруг планеты по спирали, достигают высоты 65 км, атмосферные газы, на различных высотах движутся с разной скоростью. У поверхности планеты скорость ветра низка, но она нарастает с высотой и у вершин облаков в 60 раз превосходит невысокую скорость вращения самой планеты.

По мнению ученых, ослепительно-белые облака, вероятно, содержат серную кислоту и, быть может, в небольших количествах другие кислоты. По-видимому, из-за высокой температуры поверхности атмосфера может быть «загрязнена» парами металлов с низкой точкой плавления. Переданные с поверхности планеты панорамы показывают, что в атмосфере нет пыли, а к поверхности проникает неожиданно много света.

Меркурий: обсерватория для наблюдений Солнца. Меркурий, ближайшая к Солнцу планета, совершает вокруг него один оборот примерно за 88 суток на среднем расстоянии 58 млн. км. Диаметр Меркурия немного меньше половины земного. Планета медленно вращается вокруг оси, завершая свои сутки за 58,5 земных. В результате ее поверхность то раскаляется лучами Солнца, то вымораживается холодом космического пространства.

Аппарат «Маринер-10», который в 1974 г., обогнув Венеру, пролетел вблизи Меркурия, передал изображения этого похожего на Луну мира, покрытого кратерами, горами и долинами. На нем практически нет следов атмосферы, отсутствует заметное магнитное поле.

Планета Меркурий практически лишена атмосферы. Она столь же негостеприимна, как и Луна. На рисунке Солнце скрыто за глыбой застывшей лавы, выброшенной во время извержения вулкана миллионы лет назад. С тех пор скала разрушалась- из-за чередующихся расширений и сжатий, вызванных огромными перепадами температур в течение меркурианских суток. На поверхности заметны кратеры. Яркая «звезда» справа вверху-это пара Земля-Луна. Дни и ночи на Меркурии продолжительны из-за очень медленного вращения планеты вокруг своей оси. Это пустынный, безжизненный мир

Астероиды: космические маяки. Ближе Земли к Солнцу движутся только две планеты, Меркурий и Венера. Дальше-наш ближайший сосед-Марс, а еще дальше находится зона малых планет, или астероидов. Самая крупная малая планета, Церера, имеет поперечник около 1000-1200 км, но большинство других настолько малы, что контакт с ними будет больше похож на стыковку, чем на посадку. Некоторые малые планеты в своем движении выходят далеко за пределы основного пояса астероидов. Например, Икар проходит всего лишь в 28 млн. км от Солнца, а Гидальго вылетает почти до орбиты Сатурна.

Возможно, на астероидах когда-нибудь высадится исследовательская экспедиция. На рисунке, рожденном фантазией художника, космонавты посадили корабль на Эросе и устанавливают надувной полупрозрачный купол. Они собираются провести на астероиде геологическую разведку. Диаметр Эроса-около 27 км. Как и большинство астероидов, он имеет неправильную форму, этим объясняется необычный наклон линии горизонта. Орбита Эроса выходит за пределы основного пояса малых планет; он может приближаться к Земле на расстояние до 24 млн. км. Поверхность его вся изрыта кратерами из-за столкновения с обломками в поясе астероидов.