Рисунок, изображающий момент касания марсианской поверхности планетоходом Curiosity, подвешенным на стреньгах под ракетным блоком спуска и мягкой посадки. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения Калифорнийского технологического института
На тот момент все предназначенные для работы на Марсе посадочные модули и роверы садились так: вначале ракетный перелетный модуль выполнял наведение и ориентацию посадочного блока, затем он отделялся и входил в атмосферу, прикрытый лобовым теплозащитным экраном, после торможения в действие вводился парашют, а в конце включались ракетные двигатели, замедляющие спуск еще сильнее. Для Curiosity этот сценарий выполнялся тоже. Однако на финальном этапе ему требовалось самое сложное устройство посадки из всех когда-либо изобретенных.
Для того чтобы ровер Curiosity мог совершить посадку на Марс, требуется сложная последовательность действий. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения
Его прозвали «небесный кран», и оно представляло собой блок с ракетными двигателями, который должен был зависнуть неподвижно и опустить планетоход на грунт на двадцатиметровом тросе из вектрана[17], чтобы он мягко и ровно встал прямо на свои колеса, как альпинист, спускающийся дюльфером. Вся эта операция должна была занять считаные секунды, и, после того как бортовой компьютер зафиксирует касание ровером грунта, пироножи должны перерубить тросы, а парящая посадочная ступень – улететь прочь на полной тяге двигателей, чтобы упасть на безопасном расстоянии вдали от Curiosity.
Еще большая сложность состояла в том, что этот марсоход должен был совершить самую точную посадку за все время межпланетных исследований – внутри кратера рядом с горой размером с Рейнир[18].
Изображение Марса, полученное с помощью космического телескопа «Хаббл» 12 мая 2016 года, когда Марс находился на расстоянии лишь 80 млн км от Земли. Яркие ледяные полярные шапки и облака, плывущие над ландшафтом цвета ржавчины, говорят о том, что Марс – планета с динамичной сменой времен года. На этом снимке различимы детали минимальным размером 30 на 50 км. Источник: NASA, ESA, команда «Наследие Хаббла» под эгидой Научного института космического телескопа (STScI) и Университетской ассоциации астрономических исследований (AURA), Дж. Белл (Университет штата Аризона) и М. Вольф (Институт космической науки)
Серьезным источником сомнений послужило то, что инженеры не могли хотя бы раз испытать всю работу посадочной системы от начала до конца. И не было иной возможности создать жесткие условия атмосферы и меньшей, чем на Земле, силы тяжести Марса, кроме как побывав на Марсе. Поскольку «небесный кран» еще ни разу не применялся в деле, инженеры беспокоились: что, если подвесные стропы не отделятся от марсохода? Что, если посадочная ракетная ступень рухнет прямо на него?
Рисунок художника, изображающий посадочный модуль АМС Viking на Марсе. Источник: NASA / лаборатория реактивного движения
Если «небесный кран» не сработает, это будет печальный конец проекта, который и без того уже успел пройти через многое: технические проблемы, задержки с реализацией, превышение сметной стоимости и гнев критиков, заявивших, что израсходовать 2,5 млрд долларов на марсианский ровер означало лишить денег остальные направления планетных исследований NASA.
Полеты на Марс
Сияющий красным светом на ночном небе Марс веками манил всех, кто смотрел на звезды. С наступлением эры космоса его стали рассматривать как ближайшую к Земле планету, на которую имелся шанс послать экспедицию с людьми или даже колонистов. К настоящему времени свыше сорока беспилотных аппаратов было отправлено на Марс… хотя, точнее будет сказать, было совершено более сорока попыток отправить какие-либо аппараты на Марс.
Если брать вкупе все американские, европейские, советские/российские и японские проекты межпланетных станций, больше половины полетов на Марс не достигли успеха по разным причинам: из-за аварий ракет при запуске, аварий на борту аппарата по пути на Марс, неудачных попыток выйти на орбиту или аварийных приземлений. При этом, хотя проекты позднейшего времени оказывались более успешными, чем самые первые попытки исследовать Марс in situ (то есть на месте), занятые космическими исследованиями ученые и инженеры лишь отчасти шутят, говоря о «Великом галактическом Упыре» или о «Проклятии Марса», поджидающем космические аппараты на их пути.
Но были не только провалы, но и случаи чудесного успеха. Станции начального этапа – 1960-х и 1970-х годов, такие как орбитальные аппараты Mariner и посадочные Viking[19], – открыли нам мир хотя и невероятно красивый, но скалистый и пустынный, и, таким образом, разрушили всякие надежды на то, что на соседней с нами планете обитают маленькие зеленые человечки. Однако более поздние аппараты обнаружили двойственную картину: величественная пустыня хранила заманчивые следы присутствия в прошлом, а может быть, и в настоящем воды и различной глобальной активности.
Сегодня поверхность Марса выглядит холодной и сухой, а его атмосфера «легче шепота» не защищает планету от солнечной радиации. Но есть признаки того, что условия на Марсе не всегда были такими. С орбиты видны следы оврагов и сложные системы долин, которые выглядят так, будто они были промыты текущей водой.
Десятилетиями планетологи спорят, сформировались ли эти детали рельефа во время коротких периодов повышенной влажности, вызванных катастрофическими событиями, наподобие падения астероида или стихийных бедствий, влияющих на климат, или же они появились миллионы лет назад, когда Марс был теплым и влажным. Бо́льшая часть собранных на данный момент свидетельств противоречива. Но если миллиарды лет назад там были реки и океаны, как на Земле, могла найтись ниша и для жизни.
Марсоходы
Планетоход (или ровер) Curiosity – четвертый по счету мобильный аппарат, посланный NASA на поверхность планеты Марс. Первым из них был ровер Sojourner[20] массой 10,6 кг, который был доставлен на каменистую марсианскую равнину 4 июля 1997 года. Размером с микроволновую печь, 65-сантиметровый Sojourner не удалился более, чем на 12 м от своего посадочного аппарата и базовой станции. Посадочный аппарат совместно с ровером входили в проект Pathfinder[21] и должны были проработать на Марсе примерно неделю. Но вместо этого их деятельность продолжалась почти три месяца, и они передали на Землю 2,6 гигабита данных: с посадочного аппарата было сделано более 16 500 фотоснимков, а с марсохода – еще 550. Кроме этого, были взяты химические пробы минералов и грунта, а также изучена погода и атмосфера Марса. Обнаружились признаки того, что Марс в прошлом мог быть более теплым и влажным.
В то время, когда состоялся этот полет, Интернет как раз набирал популярность, и NASA решило публиковать полученные с ровера снимки на веб-сайте сразу же, как они принимались на Земле. Дело обернулось так, что эта кампания стала одним из самых значительных событий в истории молодого Интернета, и сайт NASA (вместе с сайтами-зеркалами, созданными, чтобы удовлетворить повышенный спрос) за первые двадцать суток работы аппаратов набрал 430 млн посещений.
Для посадки Pathfinder тоже применялась необычная система. Вместо того чтобы использовать реактивные двигатели для мягкого опускания на