МАРСИАНСКИЕ ГРЕЗЫ И РЕАЛИИ ЖИЗНИ
14 января в штаб-квартире Национального управления по аэронавтике
и космонавтике (НАСА) в Вашингтоне президент США Джордж Буш
выступил с инициативой, поставившей перед космической отраслью
Америки новую важную задачу. Конечной целью выдвинутой Бушем
инициативы является подготовка к пилотируемому полету на Марс, в
связи с чем все дальнейшие действия НАСА должны будут
подчиняться, прежде всего, выполнению этой задачи. Хотя
конкретная дата осуществления самого полета не оговаривалась,
считается, что марсианская экспедиция состоится в течение
ближайших 30 лет.
А. Максимов, с.н.с. ИТПМ СО РАН
В ходе поэтапного продвижения к конечной цели будет продолжена
разработка ядерного ракетного двигателя (ЯРД) по программе
«Прометей», начатой в 2002 г. В 2008 г. предполагается
осуществить запуск спутника Луны для получения высококачественных
цифровых снимков лунной поверхности, а уже на следующий год
намечен старт космического аппарата (КА) с луноходом. Сразу же
после завершения строительства Международной космической станции
«Альфа» в 2010 г. из эксплуатации будут выведены все три
имеющиеся сейчас многоразовые корабли типа «Спейс Шаттл».
К 2014 г. взамен им должен появиться новый пилотируемый корабль,
рассчитанный на 6-8 человек, который будет разрабатываться по
программе «Созвездие» (Constellation) для обслуживания МКС
«Альфа». Облик этого корабля пока еще окончательно не определен, и
не ясно, будет ли он многоразовым и крылатым или станет чем-то
вроде корабля «Аполлон» либо нашего «Союза», но значительно
больших размеров. Поскольку полет на Марс может длиться около
двух лет, МКС будет перенацелена на решение медико-биологических
проблем, связанных с длительным пребыванием человека в условиях
космического полета (радиационной защиты, влияния невесомости,
психологической совместимости членов экипажа и т.д.). В рамках
той же подготовки к марсианской экспедиции в период 2015-2020
годов предполагается возобновить пилотируемые полеты на Луну с
созданием на ее поверхности постоянной базы для пребывания
астронавтов. Параллельно будут продолжены дальнейшие исследования
Марса автоматическими аппаратами.
 |
| Холм «Колумбия» на горизонте Марса, куда держит путь КА
«Спирит» |
Для реализации предложенной программы в течение ближайших пяти
лет НАСА дополнительно получит 1,09 миллиарда долларов. Еще 11,6
миллиардов будут изысканы за счет других программ НАСА, в
основном, за счет отмененной программы создания орбитального
космоплана OSP (вместо него создается Crew Exploration Vehicle по
программе «Созвездие»), сокращений научных исследований на МКС и
количества пилотируемых полетов транспортных кораблей «Спейс
Шаттл». Уже в 2005 финансовом году бюджет НАСА увеличится
примерно на 800 миллионов и достигнет 16,24 миллиардов, а за
пятилетие должен возрасти до 18 миллиардов долларов. Такое
развитие событий станет для НАСА, уже не первый год испытывающего
серьезные трудности, настоящим бальзамом на душу. Это связано с
тем, что всего два с небольшим года назад Белый дом потребовал от
НАСА сократить свой бюджет в 2003 финансовом году на 5%. Такие же
требования были выдвинуты ко всем государственным ведомствам США
за исключением Министерства обороны. Теперь, в свете новых
веяний, НАСА может рассчитывать не только на послабление режима
всемерной экономии, но и на заметный рост своего бюджета в
ближайшие годы с перспективой более масштабных финансовых
вливаний в дальнейшем.
Естественно, такой финансовый дождик может литься над
штаб-квартирой НАСА только в том случае, если инициатива Буша
встретит реальную поддержку большинства американцев и не
подвергнется пересмотру со стороны конгресса и будущих
президентов США, которые не один раз сменят друг друга в течение
ближайших 20-30 лет. Очередное изменение космических приоритетов
волею новых правительств США вполне возможно по разным причинам.
Во-первых, полет на Марс потребует колоссальных расходов, которые
в конечном итоге могут достичь до триллиона долларов (вместо
нынешних оптимистических 150-250 миллиардов) и оказаться
неподъемными даже для такой богатой страны, как США. Во-вторых,
совсем не ясно, как будут развиваться события в мире за столь
долгий период времени, и как они повлияют на дальнейшее развитие
США и всего человечества. В-третьих, далеко не очевидно, что
нового даст дорогостоящий и рискованный пилотируемый полет в
научном и техническом плане по сравнению с более дешевыми (в
десятки раз) автоматическими аппаратами, в то время как
отрицательные последствия, например, сокращение полетов к внешним
планетам, вполне очевидны и уже вызывают тревогу среди ученых.
В-четвертых, возникают сомнения и в отношении того, сможет ли
простой американский обыватель на такой длительный период пойти
на столь колоссальные материальные траты ради возвышенной, но
далеко не первоочередной для большинства из них цели. Для всех
уже не секрет, что в последние годы дефицит государственного
бюджета США и так достигает 500 миллиардов и, несмотря на
предпринимаемые меры, никак не хочет сокращаться. К тому же,
средств с каждым днем требуется все больше и больше — то на
борьбу с мировым терроризмом, то на выполнение роли «мирового
жандарма» в планетарном масштабе, то на «подкормку»
навязывающихся в друзья все новых и новых, но далеко не богатых
государств…
Что касается Марса, следует отметить, что первые его зарисовки
удалось сделать итальянскому астроному Джованни Скиапарелли в
конце 1877 г., во время великого противостояния планеты с Землей.
Используя 20-сантиметровый телескоп, он сумел разглядеть и
зарисовать темные полосы, которые иногда пересекались друг с
другом и тянулись на тысячи километров по марсианской
поверхности. Эти темные полосы Скиапарелли назвал «каналами» или
проливами (canali), которые вскоре простыми людьми были
восприняты как обычные каналы. Регулярные наблюдения, проведенные
в последующие годы, дали еще более сенсационные результаты.
Оказалось, что в весенние периоды вдоль этих каналов с
приполярных районов в сторону экватора распространяются волны
потемнения, которые вполне естественно было связать с таянием
полярных шапок и движением воды, а также бурным ростом
марсианских растений по берегам каналов. Отсюда недалеко было уже
и до гипотезы — раз есть сеть каналов, значит, они были созданы
разумными существами как ирригационные сооружения. Такие
рассуждения были в ходу среди некоторых ученых вплоть до середины
60-х годов ХХ века, хотя уже стало известно, что на Марсе очень
низкое давление, а в его атмосфере почти нет кислорода и паров
воды. Перед большинством ученых стоял вопрос не о том, есть ли
там жизнь, а о том, в какой форме она существует. Естественно, в
такой ситуации для энтузиастов межпланетных полетов Марс был
вторым после Луны небесным телом, куда были устремлены их взоры.
Еще до начала космической эры, когда не было даже эскизов первых
спутников, отдельные исследовательские группы уже вовсю трудились
над разработками ядерных ракет для пилотируемых полетов на Марс.
В США работы над ЯРД Rover с твердотельным реактором были начаты
в Научной лаборатории Лос-Аламоса уже в 1955 г., а с 1963 г.
началась реализация программы создания ядерного двигателя NERVA
тягой до 113 тс. Как вспоминает ветеран ракетной техники
Б. Е. Черток, в СССР первое постановление ЦК КПСС и Совмина о
разработке тяжелой ракеты, использующей ЯРД, появилось 30 июня
1958 г. Исследовательские работы по ЯРД велись в Институте
атомной энергии у И.В. Курчатова, в конструкторском бюро
В. П. Глушко (ОКБ-456), в НИИ-1 у М.В. Келдыша и в ОКБ-670
М. М. Бондарюка. В ОКБ-1 эскизный проект ракеты с ЯРД был утвержден
С. П. Королевым уже 30 декабря 1959 г. Здесь же с 1960 г.
разрабатывались проекты экспедиций на Марс с помощью
электроракетных двигателей, использующих ядерный реактор в
качестве источника энергии. Несмотря на значительные трудности,
за относительно короткие сроки разработки ЯРД были доведены до
стадии наземных испытаний их полноразмерных прототипов. Например,
в ходе испытаний ЯРД NERVA продемонстрировал возможность
многократного запуска и показал удельный импульс тяги 845 с, что
было вдвое выше импульса тяги существовавших тогда
кислородно-водородных ЖРД.
В первые же годы после прорыва в космос, когда космонавтика
только становилась, при первой же возможности были предприняты
попытки запуска КА к другим планетам, которые назывались у нас
автоматическими межпланетными станциями, а в США — межпланетными
зондами. 10 и 14 октября 1960 г. запуски АМС типа 1М в сторону
Марса завершились в СССР неудачей из-за отказов третьих ступеней
ракет-носителей, ставших известными позже как РН «Молния». Честно
признаться, рассчитывать особо на успех тогда и не приходилось:
ведь на создание и испытания самих АМС и четвертых ступеней
носителя было отведено чуть больше полугода! Последующие попытки
запусков новых АМС фактически тоже оказались неудачными. 1 ноября
1962 г. АМС типа 2МВ массой 893 кг впервые вышла на межпланетную
траекторию полета и стала «Марсом-1», однако из-за
негерметичности одного из клапанов системы ориентации вскоре
произошло истечение всего запаса газообразного азота, и станция
потеряла управляемость. Тем не менее, связь с ней поддерживалась
в течение 140 суток до дальности 106 миллионов километров, что
было почти рекордным достижением для того времени.
Несмотря на многочисленные попытки, Советскому Союзу явно не
везло с исследованиями Марса. Как вспоминал тот же Б. Е. Черток,
всего за пять лет ОКБ-1 предприняло 19 пусков в сторону Марса и
Венеры, и только один из них закончился частичным успехом — доставкой
вымпела СССР на поверхность Венеры 1 марта 1966 г.
Далее в своих мемуарах он с горечью отмечает: «Если бы в 1959
году какой-нибудь футуролог предсказал, что первую мягкую посадку
на Луну, затратив 12 четырехступенчатых ракет-носителей, мы
осуществим только в 1966 году, передадим на Землю отрывочные
телеметрические сведения с аппарата, проникшего в атмосферу
Венеры, только в 1967 году и совершим доставку вымпела Советского
Союза на Марс в 1971 году, мы бы посчитали его некомпетентным
пессимистом или злопыхателем».
Несколько больше везло американцам. Уже 14 июля 1965 г. КА
«Маринер-4» массой 261 кг пролетел около Марса на расстоянии 9600
км и передал 21 качественный снимок марсианской поверхности. В
1969 г. более тяжелые КА «Маринер-6» и «Маринер-7» передали уже
75 и 126 снимков соответственно, которые охватили 10% поверхности
Марса. Настоящий успех пришел к ним 14 ноября 1971 г., когда
«Маринер-9» стал первым искусственным спутником Марса. За год
работы он передал на Землю более 7000 изображений, охвативших всю
марсианскую поверхность.
К огорчению энтузиастов межпланетных полетов, первые годы
всеобщей эйфории вскоре сменились этапом более взвешенных
взглядов на дальнейшее развитие мировой космонавтики. Как ни
звучит странно, надежды на скорое осуществление марсианской
экспедиции во многом оказались подорванными успехом программы
«Аполлон», позволившей 12 астронавтам США побегать и поездить по
лунной поверхности. Эта программа обошлась налогоплательщикам
почти в 25 миллиардов долларов и была закрыта досрочно. Три
последних запланированных полета были отменены, а заодно были
закрыты и проекты создания лунной базы и пилотируемых полетов на
Марс.
Основной причиной отмены марсианской экспедиции служили не
технические, а чисто финансовые проблемы. В 70-е годы
экономические возможности США и СССР в значительной степени
оказались надорванными затянувшейся вьетнамской войной. Вскоре
подоспел и нефтяной кризис, заставивший заметно подтянуть свои
пояса многим богатейшим странам мира, прежде всего, Соединенным
Штатам. Проекты марсианских экспедиций, один из которых
предполагал сборку на околоземной орбите сразу двух ракет массой
примерно по 1500 т, состоящих из четырех блоков диаметром по 10 м
с ядерными двигателями NERVA, остались лишь на бумаге. По одному
из вариантов проекта старт предполагалось осуществить 12 ноября
1981 г. После вывода на траекторию полета к Марсу три ускорителя
с ЯРД должны были сбрасываться и возвращаться к Земле для
повторного использования, а корабли с маршевыми ЯРД и экипажами
из 6 человек, состыковавшись, лететь дальше. После расстыковки
вблизи Марса они тормозились и выходили на околомарсианскую
орбиту. Посадочные модули кораблей могли находиться на
поверхности Марса по 30 дней. Обратный старт к Земле планировался
на 28 октября 1982 г., а прилет к Земле после гравитационного
маневра у Венеры должен был состояться 14 августа 1983 г.
Несмотря на значительные успехи с созданием ЯРД и истраченные к
тому времени миллиард с лишним долларов, в 1972 г. программа
NERVA была закрыта. Вероятно, примерно тогда же была отменена и
соответствующая советская программа.
После середины 70-х годов наступил большой перерыв в
исследованиях Марса с помощью космических аппаратов: на время
СССР полностью переключился на исследования Венеры, а США
устремились к внешним планетам Солнечной системы — к Юпитеру,
Сатурну и Нептуну. Как США, так и СССР в тот период в течение
более 10 лет свои основные усилия направляли на создание сложных
и дорогостоящих систем многоразового пользования «Спейс Шаттл» и
«Энергия-Буран». Советский Союз предпринял попытку очередного
штурма Марса летом 1988 г. запуском двух идентичных аппаратов
типа «Фобос» массой по 6220 кг, а США запустили свой Mars
Observer массой 2575 кг 25 сентября 1992 г. К сожалению, все эти
запуски завершились неудачей. Один из «Фобосов» был потерян еще
по пути к Марсу, а американский КА взорвался непосредственно у
цели, всего за три дня до выхода на околомарсианскую орбиту.
После выхода на орбиту спутника Марса полет «Фобоса-2» успешно
продолжался до момента начала сближения с Фобосом, когда он
неожиданно потерял ориентацию и замолчал.
Несмотря на весьма суровые условия, в отношении Марса до сих пор
сохраняются надежды на существование на нем жизни в виде микробов
и бактерий. Уже предпринимались и попытки их прямого поиска. Еще
в 1976 г. посадочные аппараты американских «Викингов», снабженные
миниатюрными биологическими лабораториями, попытались отыскать
следы существования жизни на Марсе. Результаты экспериментов с
помещением образцов почвы в питательный раствор, содержащий
радиоактивный углерод-14, оказались далеко неоднозначными.
Некоторые ученые, в том числе и бывший руководитель экспериментов
Гилберт Левин, до сих пор считают, что зафиксированное обоими
аппаратами выделение радиоактивного газа свидетельствовало о
реакции метаболизма, доказывающей существование микробов в
марсианской почве. Поскольку параллельные измерения с помощью
газово-хроматографических масс-спектрометров не обнаружили
наличия никаких органических молекул, большинство ученых так и не
поверило в присутствие микробов на Марсе.
 |
| Старт РН «Союз-Фрегат» |
Большой успех в исследованиях Марса выпал на долю КА Mars Global
Surveyor, который стал первым межпланетным зондом из серии легких
(767 кг) и дешевых (всего 155 миллионов долларов) КА. Он был
запущен 7 ноября 1996 г. и до сих пор исправно трудится на
околомарсианской орбите, посылая на Землю великолепные снимки
планеты-соседки, на которых прекрасно видны и русла древних
засохших рек, и песчаные дюны, и даже места посадок других КА.
Вслед за успешным полетом «Следопыта» (Mars Pathfinder),
доставившего 4 июля 1997 г. на Марс миниатюрный вездеходик,
последовала двойная неудача, сильно подпортившая репутацию НАСА:
23 сентября и 3 декабря 1999 г. по нелепой ошибке (из-за
перепутывания метрической и английской систем измерений) и
недостаточной отработанности конструкции были потеряны КА Mars
Climate Orbiter и Mars Polar Lander. 7 апреля 2001 г. к Марсу
отправился Mars Odissey, а в январе этого года на марсианскую
поверхность опустились сразу два вездехода — «Дух» (Spirit) и
«Возможность» (Opportunity) массой по 170 кг, оснащенные набором
инструментов для геологических исследований и поиска воды. Уже
три месяца эти вездеходы успешно несут научную вахту и обнаружили
неоспоримые признаки присутствия воды на Марсе в далеком прошлом.
21 декабря прошлого года к каравелле американских аппаратов
присоединился первый западноевропейский спутник Марса Mars
Express, который был запущен 2 июня 2003 г. из Байконура на
российском носителе «Союз-Фрегат». К исследованиям Марса должен
был приступить и японский аппарат Nozomi («Надежда»), но ему в
очередной раз не повезло и из-за нехватки топлива и проблем с
навигационным оборудованием он не смог выйти на марсианскую
орбиту.
Хотя марсоходы были рассчитаны всего на 90 дней работы, после
подробного изучения мест своих посадок в кратере Гусева и на
равнине Меридиан на другой стороне Марса «Дух» и «Возможность» в
эти дни продолжают дальнее путешествие в сторону холмов,
расположенных на удалении двух километров и названных в память
трагической гибели ТКК «Колумбия», и кратера «Выносливость»
(Endurance) на расстоянии в 760 м, соответственно. Они ежедневно
посылают через пролетающие над ними спутники на Землю большие
объемы научной информации о строении многочисленных камней,
структуре грунта и параметрах марсианской атмосферы.
Предполагается, что в 2005 г. к Марсу полетит Mars Reconnaissance
Orbiter массой 1975 кг, оснащенный камерой высокого разрешения
(30 см вместо 1,4 м у MGS), в 2007 г. — посадочный аппарат
«Феникс», в 2009 г. — более мощный марсоход Mars Science
Laboratory, а затем уже наступит время и для автомата для
доставки образцов марсианского грунта на Землю.
стр. 6
|
