Земля атакует. Что будут искать на Марсе Китай, США и Эмираты

  • Ярослав Золотников

Ночью 15 июля ОАЭ отправят на Марс свой первый орбитальный зонд. Также на июль запуск своих исследовательских миссий запланировали Китай и США. Что и как они будут искать на Красной планете, рассказывает Фокус

30 октября 1938 года США охватила массовая паника. Люди звонили в газеты и полицейские участки, будучи уверенными, что Земля подверглась нападению марсиан. Такую реакцию вызвала радиопостановка романа Герберта Уэллса "Война миров", которую слушатели приняли за чистую монету. Спустя почти 100 лет мы точно знаем, что марсиане не прилетят, потому что их не существует, да и вообще — если на Красной планете осталась жизнь, то микроскопическая и хорошо спрятанная. Земля уже более полувека с переменным успехом покоряет Марс. В этом году человечество совершит небывалый рывок навстречу Красной планете: сразу три страны отправят к ней исследовательские миссии.

Надежда

Страна: Объединенные Арабские Эмираты

Дата старта: 15 июля 2020 г.

Время прибытия: февраль 2021 г.

Тип исследовательского аппарата: орбитальный зонд

Запланированная продолжительность миссии: 1 марсианский год (687 земных суток)

Цели миссии: составление целостной картины марсианской атмосферы и погоды

Времена, когда покорение космоса было монополией сверхдержав, давно прошли. Сегодня всё больше стран и частных компаний устремляют свой взор к звездам, и Объединенные Арабские Эмираты, похоже, хотят оказаться в числе пионеров. ОАЭ могут стать первым арабским государством, запустившим межпланетную миссию.

ОАЭ не стали гнаться за более амбициозной целью посадки на планету — в истории исследований Марса провальных попыток сделать это было куда больше, чем успешных. Предпочли ограничиться орбитальным зондом. Исследовательский аппарат массой 1,3 т будет совершать полный виток вокруг планеты каждые 55 часов, то приближаясь к ней на 20 тыс. км, то отдаляясь до 43 тыс.

На борту он будет нести инфракрасный и ультрафиолетовый спектрометры, а также камеру, которая сможет не только делать снимки, но и снимать видео в разрешении 4K. При помощи этих инструментов арабские учёные хотят тщательно исследовать марсианскую атмосферу, понять механизмы, из-за которых она теряет столь необходимый у нас на Земле кислород. Кроме того, их интересуют погодные системы Марса. Благодаря особенностям орбиты зонда, они смогут наблюдать, как меняется погода на протяжении целых марсианских суток (24 ч. 38 мин. земного времени) в той или иной точке планеты.

В этом году ОАЭ посылают на Марс зонд, а через 100 лет хотят построить там город

Данные, которые исследователи получат в ходе миссии, не осядут в закрытых лабораториях. ОАЭ планируют поделиться ими с коллегами из 200 научных учреждений по всему миру в расчёте, что новая информация поможет лучше понять историю и механизмы функционирования марсианского климата.

Впрочем, арабская миссия на Марс преследует не только научные цели. Её организаторы надеются, что покорение соседней планеты вдохновит молодёжь и поможет воспитать новое поколение учёных и инженеров — специалистов, которые смогут доказать, что Эмираты больше чем просто страна с богатыми залежами нефти.

"Это вопрос будущего ОАЭ и нашего выживания", — говорит о миссии её руководитель Омран Шараф. 

В представлении местных ученых Марс действительно играет значительную роль в будущем, а возможно, и в выживании государства. Ведь они планируют построить на Красной планете целый город в течение следующего столетия. С оглядкой на все это очевидно, что для своего первого "разведчика" они выбрали самое подходящее имя — "Аль Амаль", что в переводе означает "Надежда".

Вопрос к небу

Страна: Китай

Дата старта: 23 июля 2020 г. 

Время прибытия: февраль 2021 г.

Тип исследовательского аппарата: Марсоход, орбитальный и посадочный аппараты

Запланированная продолжительность миссии:  Ровер — 90 солов (равно 92 земным суткам), зонд — 1 марсианский год (687 земных суток)

Цели миссии: изучение магнитосферы, ионосферы и атмосферы Марса, картирование местности, наблюдение за пылевыми бурями, изучение состава камней и почвы, распределение минералов и водяного льда на Марсе

Ещё одним дебютантом в покорении Марса станет Китай. Местные учёные решили действовать с куда большим размахом, чем их арабские коллеги. Они отправят на Марс ровер, посадочный и орбитальный аппараты. Миссия получила название Tianwen-1 ("Вопросы к небу") в честь поэмы, написанной более 2 тыс. лет назад.

У каждого аппарата своя задача. Например, зонд, который разместится на орбите Марса, будет изучать геологическую структуру и природные условия планеты, а также передавать данные на Землю.

На посадочном аппарате лежит едва ли не самая важная часть миссии — собственно доставка техники на Марс. Этот процесс занимает порядка семи минут, но называют такой временной отрезок "семью минутами кошмара". От него зависит, будет ли у Китая собственный исследовательский аппарат на другой планете или он просто доставит туда груду дорогостоящего, высокотехнологичного мусора.   

Китай будет называть все миссии по изучению других планет Tianwen («Вопросы к небу») — в честь древнего произведения поэта Цюй Юаня

Посадка будет разбита на четыре  стадии. Сперва аэродинамический тормоз замедлит аппарат с 4,8 км/сек. до 460 м/сек. Затем раскроется парашют, который снизит скорость до 95 м/сек., а после этого в ход пойдут реверсивные двигатели. Они замедлят посадочный аппарат до 3,5 м/сек. Финальная стадия торможения стартует на отметке всего 100 м. от поверхности планеты. В идеале она завершится мягкой посадкой, после которой на поверхность планеты плавно съедет ровер.

Первый китайский марсоход будет оснащён несколькими научными инструментами, в том числе и георадаром. При помощи этого устройства он сможет буквально смотреть под землю. Ранее в текущем году такой инструмент помог археологам без раскопок составить карту древнеримского города, который много лет покоится под землёй. Роверу не придется искать потерянные поселения, а вот подземные геологические объекты он с помощью георадара рассмотреть сможет. 

Как и в случае с арабской миссией на Марс, китайская преследует не только научные цели. Во-первых, она станет крупным испытанием технологических достижений страны. Во-вторых, имеет сильный репутационный подтекст. У Китая уже есть успешная лунная программа — в январе прошлого года его исследовательский аппарат Chang’e 4 первым в истории совершил мягкую посадку на обратной стороне Луны. В начале лета страна запустила последний спутник в её глобальной навигационной системе, которая составит конкуренцию американскому GPS. Покорение Марса укрепит позицию Китая как ведущей космической державы мира.

Упорство и находчивость

Страна: США

Дата старта: 30 июля 2020 г.

Время прибытия: 18 февраля 2021 г.

Тип исследовательского аппарата: Марсоход и вертолет

Запланированная продолжительность миссии:  1 марсианский год (687 земных суток)

Цели миссии: поиск следов существования жизни в прошлом, сбор образцов, подготовка к будущим миссиям с участием людей

В деле покорения Марса Соединенные Штаты —лидер. Местное аэрокосмическое агентство NASA первым доставило исследовательский зонд к Красной планете, первым посадило там спускаемый аппарат, проработавший дольше нескольких секунд, его марсоходы первыми стали колесить по поверхности другого мира. Сегодня три его зонда вращаются вокруг Марса, ещё два исследовательских аппарата трудятся на поверхности планеты, и скоро к ним присоединится ещё один. NASA отправит новый марсоход Perseverance ("Упорство").

У американского космического агентства есть традиция, по которой названия для роверов придумывают школьники. NASA не стало отклоняться от нее и в этот раз. Название марсохода "Упорство" родилось в голове семиклассника Александра Мазера, посчитавшего, что именно эта черта человеческого характера должна быть увековечена в нём. В эссе, в котором школьник объяснял свой выбор, он отметил, что в деле покорения Марса человечество может ждать множество трудностей, но именно упорство не позволит ему опустить руки и поможет двигаться к цели, несмотря ни на что. 

Впрочем, Perseverance может похвастаться не только громким  названием. Несмотря на внешнее сходство с Curiosity, который колесит по Марсу с 2012 года, новый ровер обладает самым современным техническим оснащением. NASA называет Perseverance наиболее передовым из созданных им марсоходов.

"Есть все основания полагать, что в ближайшие годы Марс и все его тайны будут становиться всё более понятными жителям Земли" Карл Саган, астроном

Он оснащается рядом научных инструментов, которые помогут ему следить за важными метеорологическими показателями (влажность, температура, скорость ветра и т. д.), распознавать химический состав материалов на поверхности, рассматривать объекты размером с крупицу соли и искать органические соединения, которые бы указывали на существование марсианской жизни в прошлом или подвергались воздействию воды. Кроме того, Perseverance сможет заглядывать под поверхность планеты при помощи георадара и извлекать кислород из диоксида углерода.

Наконец, ровер будет обладать современной камерой. В своё время Curiosity прославился сделанными им снимками. Он присылал на Землю селфи, изображения солнечного затмения на Марсе и другие потрясающие инопланетные виды. Perseverance тоже обещает стать выдающимся фотокорреспондентом. Его камера позволит делать цветные панорамные и 3D-фотографии, а также вести видеосъемку. 

Эта аппаратура понадобится марсоходу для выполнения ключевых научных задач, на него возложенных. Прежде всего Perseverance должен будет искать любые свидетельства того, что в прошлом на Марсе была жизнь. Это может быть среда, в которой она могла существовать, или субстанция, свойства, химический состав или структура которой указывали бы на то, что она была создана некой формой жизни. Кроме того, Perseverance должен будет собрать образцы почвы и камней, сложенных и запечатанных в тубах. Тубы будут храниться на борту ровера, пока учёные не найдут подходящее место, где бы их можно было оставить до тех пор, когда на Марс прибудут новые миссии и заберут их на Землю.

Вместе с научными инструментами и первым "марсолетом" ровер Perseverance доставит на Марс три чипа с именами 10 млн людей

А еще Perseverance начнет готовить почву для визита человека на Марс в будущем. Для этого ему понадобится упомянутый инструмент по извлечению кислорода из СО2. В марсианской атмосфере кислород содержится в ничтожных количествах, его доля намного меньше 1%. А вот диоксид углерода — доминирующий газ, в воздухе Марса его порядка 95%. Поэтому учёные хотят опробовать технологию извлечения столь необходимого нам газа из самого распространённого. Если инструмент сработает, как надо, это будет означать, что в будущем подобные системы можно будет отправлять на Марс, где они станут запасать кислород. А когда на Красную планету прибудут первые астронавты, у них уже будет ресурс для дыхания и ракетного топлива.

Perseverance полетит на Марс в компании вертолёта Ingenuity, который может войти в историю как первый аппарат, совершивший полёт на другой планете. Согласно расчётам, он сможет подниматься на высоту 3–4 м, проводить в воздухе до 90 сек.и покрывать расстояние в 300 м. Казалось бы, не самые впечатляющие показатели, если не думать о том, как сложно летать в разряжённой марсианской атмосфере. Её плотность составляет всего 1% плотности атмосферы Земли. На нашей планете такие условия можно наблюдать только на высоте 30 км. Для сравнения, коммерческие самолёты сегодня летают максимум на 13-километровой высоте.

Инженеры NASA решили эту проблему. Наземные тесты в вакуумной камере, где была симулирована марсианская атмосфера, показали, что Ingenuity сможет летать. Теперь они ждут возможности испытать его в настоящих инопланетных условиях. Если полёт пройдёт успешно, это может проложить путь для совершенно нового типа механических марсианских исследователей. Ведь летательные аппараты способны заглядывать в места, недоступные для наземных машин.

Теперь главное, чтобы Perseverance и Ingenuity успели протиснуться в узкое стартовое окно, обусловленное благоприятным расположением планет. В настоящее время старт миссии намечен на 30 июля, но NASA уже неоднократно сдвигало дату. Если агентство не успеет запустить ровер до середины августа, то следующей попытки придётся ждать до 2022 года.