Назад к Красной планете/Mars Special
Каждые два года расстояние между Землей и Марсом сокращается до минимума. В это время путешествие к Красной планете продолжается недолго, и стоит относительно недорого. В прошлом американское агентство NASA регулярно использовало благоприятное стартовое окно: чтобы отправить на Марс два ровера Spirit и Оpportunity, посадочный модуль Phoenix и орбитальный спутник Mars Reconnaissance Orbiter. В 2009 году к Красной планете должен отправиться новый спутник, которому предстоит затмить всех своих предшественников вместе взятых - это Mars Science Laboratory, сокращенно MSL.
Mars Science Laboratory
Говорит Майкл Майер (Michael Mayer), главный научный руководитель программы американского космического агентства NASA по исследованию Марса:
"Запланированная миссия намного масштабнее находящихся на Марсе роверов. По своей массе MSL, по крайней мере, в пять раз больше роверов Spirit и Оpportunity. На борту зонда Mars Science Laboratory можно разместить десять научно-исследовательских инструментов, общим весом до 100 килограмм".
Чем тяжелее зонд - тем дороже обходится его постройка и отправка. В настоящий момент затраты NASA на создание Марсианской научной лаборатории достигли полутора миллиарда американских долларов. И это без учета транспортных расходов и расходов на сам ровер. Говорит Дженнифер Гриффис (Jennifer Griffes) из калифорнийского технологического института в Пасадене:
"Новый ровер по своим размерам не отличается от автомобиля марки мини-купер. Он в состоянии преодолевать большие расстояния. Радиус действия нового ровера серьезно превышает радиус действия его предшественников. Мы полагаем, что он сможет пройти, по крайней мере, 20 километров по марсианской поверхности. С самого начала концепция миссии предусматривала создание такого дальномагистрального, тяжелого ровера. Мы решили дойти до лимита допустимой массы, при котором еще возможно совершить мягкую посадку на марсианскую поверхность".
Большой вес означает дополнительные расходы. Американским налогоплательщикам предстоит раскошелиться еще на полмиллиарда долларов, необходимых инженерам NASA для того, чтобы довести ровер до ума, провести предстартовые испытания и отправить на Марс. Там он будет работать в качестве передвижной научно-исследовательской лаборатории, объясняет Даг МакКистон (Doug McCuiston), директор марсианской программы американского космического агентства NASA.
"После того, как посадочный модуль Phoenix обнаружил воду на северном полюсе Марса, мы намерены сделать следующий шаг в поисках жизни на Красной планете. Мы выберем наиболее пригодные для обитания регионы Марса, и будет искать там следы органической жизни. Mars Science Laboratory проведет минералогический анализ марсианской почвы а также сможет обнаружить органические соединения, чего не в состоянии был сделать зонд Phoenix".
Дальше, больше и лучше: девиз, которым руководствовались создатели Марсианской научной лаборатории, привел к тому, что реальные расходы более чем на 50 процентов превзошли сметную стоимость проекта. Больше всего средств ушло на создание научно-исследовательских инструментов, при помощи которых специалисты из американского космического агентства NASA намерены изучать чуждые миры.
Даг МакКистон (Doug McCuiston):
"Mars Science Laboratory является первой комплексной аналитической лабораторией, которая совершит посадку на марсианскую поверхность. Spirit и Оpportunity могут исследовать лишь те объекты, которые уже находятся на поверхности. Mars Science Laboratory в состоянии брать пробы почвы и исследовать их непосредственно на месте. Для взятия проб с глубины до пяти сантиметров зонд будет оснащен собственным буром".
Ангар на орбите
Оба кандидата в президенты поддерживают идею пилотируемого полета к Марсу. Отдельные компоненты космического корабля, необходимого для полета к Красной планете, будут доставлены на околоземную орбиту, где и будет проходить окончательная сборка. Для проведения работ в открытом космосе необходимо соорудить огромный сборочный цех. Европа предложила Америке создать инфраструктуру на околоземной орбите, необходимую для реализации пилотируемого полета на Марс.
Алан Бонд (Alan Bond) из британской космической компании Reaction Engines описывает трудности, стоящие перед инженерами:
"Мы спросили себя, какие компоненты марсианского корабля невозможно доставить в космос при помощи имеющихся у нас ракет? Транспортировка жилых модулей для экипажа, рабочих помещений и капсулы для возвращения космонавтов на Землю не представляет проблемы. Однако в конечном итоге марсианскому космическому кораблю придется пройти через марсианскую атмосферу. Для этого ему необходим жароустойчивый щит примерно 11-ти метров в диаметре. И вот этот щит не помещается ни в одну из имеющихся у нас ракет. В сложившейся ситуации выход один - монтировать марсианский корабль на орбите".
Уже сегодня ясно, что новый корабль, на котором американское космическое агентство НАСА намерено отправить астронавтов к Марсу, будет построен на основе корабля Crew Exploration Vehicle, который, однако, сегодня находится на стадии разработки. Рабочее имя такого корабля, расширенного за счет рабочего и жилого модуля "Троя". Говорит Саймон Фист (Simon Feast) инженер британской компании Reaction Engines:
"Для окончательной сборки марсианского корабля необходима строительная площадка на околоземной орбите, куда ракеты будут доставлять свой груз. Орбитальный монтажный цех можно будет в сложенном виде отправить при помощи одной единственной ракеты. Однако до этого на орбиту надо будет доставить жилые модули для рабочих-монтажников. С одной стороны, космическая платформа будет защищать астронавтов от обломков, летающих по орбите. Кроме того, на платформе можно будет установить прожекторы, необходимое для освещения работ в сборочном цехе".
Жилые модули будут крепиться к стенам туннелеобразной базисной станции. По окончании сборки их можно оставить на орбите для последующих миссий или использовать на борту марсианского космического корабля. По предварительным оценкам специалистов, строительство космической верфи обойдется примерно в 10 миллиардов американских долларов.
Саймон Фист (Simon Feast):
"Речь идет об открытом с обеих сторон металлическом цилиндре длиной в 100 метров и 40 метров в диаметре. Внутри этого цилиндра будет производиться сборка космического корабля "Троя". В зависимости от величины корабля будут варьироваться и размеры ангара. На его наружной оболочке предусматривается установить автоматическую руку робота-манипулятора. Еще 20 таких рук будут прикреплены к внутренним стенам. Таким образом, детали корабля можно будет перемещать внутри цилиндра".
Одновременно такая организация работ позволит минимизировать число рабочих часов астронавтов в открытом космосе. После отбытия корабля "Троя" к Марсу монтажный цех останется на околоземной орбите, где его можно будет использовать для последующих миссий. Но, все это пока что только проекты. На сегодняшний день американское космическое агентство NASA не определилось, воспользуется ли оно этой европейской концепцией для постройки своего марсианского корабля.
Фатальные ошибки космоплавания
Марс имеет много общего с Землей. Ученые с давних пор мечтают об исследовании Красной планеты и при каждой удобной возможности посылают к Марсу гонцов - то орбитальные зонды, то посадочные модули, а теперь вот целую марсианскую научную лабораторию на колесах. Одно из наиболее интересных направлений в исследовании красной планеты - это изучение царящих там погодных условий.
"Марс относится к числу планет, обладающих собственной атмосферой", -
указывает профессор Ральф Яуман (Ralf Jaumann) из берлинского филиала Немецкого центра аэрокосмических исследований: "Марсианская атмосфера не такая плотная, как земная. И состав ее также иной. Но, главное, она есть".
А там где есть атмосфера, существует и климат, и климатические катастрофы.
"Мы знаем, что на Марсе климатические катастрофы случаются с завидной регулярностью. Именно поэтому была поставлена цель их подробного изучения. Чтобы исследовать климат для начала надо длительное время наблюдать за изменениями, происходящими в атмосфере над территорией всей планеты".
И вот 11 декабря 1998 года американское космическое агентство NASA отправило к Марсу ракету. На ее борту Climate Orbiter - орбитальный спутник для исследования климата с околомарсианской орбиты.
"В его задачу входило изучение марсианской атмосферы при помощи специальных сенсоров, а также регистрация и картографирование колебаний ее плотности. Кроме того, зонду предстояло провести съемку всей марсианской поверхности с целью обнаружения следов климатических изменений, по которым можно было бы восстановить прошлое планеты".
Старт прошел как по писанному. Никаких проблем не возникло и в ходе девятимесячного полета. 23 сентября 1999 года Climate Orbiter достиг цели своего пути. Чтобы не пролететь мимо Марса, ему надо было сбросить скорость. Обычно на выполнение маневра торможения двигателями уходит много топлива. В целях экономии конструкторы зонда решили прибегнуть к уловке:
"Для торможения зонд использовал разряженную марсианскую атмосферу. С каждым витком зонда вокруг Марса скорость зонда должна была уменьшаться до тех пор, пока он не оказался бы пойманным гравитацией Красной планеты".
В целом этот маневр достаточно безопасен. Нужно только следить, чтобы зонд не опустился слишком низко в плотные слои атмосферы, где трение больше и зонд может сгореть. Все предыдущие миссии с успехом применяли этот маневр. Однако орбитальный корабль Climate Orbiter, так и не вышел с теневой стороны Марса. Контакт прервался, и зонд стоимостью в 200 миллионов долларов был потерян. Оказалось, что корабль не остался на 150-километровой высоте, как это было первоначально запланировано, а опустился ниже до высоты в 57 километров над поверхностью Красной планеты. Тут атмосфера Марса уже относительно плотна и жар, возникший при трении, уничтожил зонд. Досадную ошибку в навигации удалось обнаружить достаточно быстро.
"В Европе в качестве единиц измерения длины используются метры и километры. В США же - футы и мили. Вот так и получилось, что при выполнении опасного маневра зонд оказался намного ближе к поверхности планеты, чем следовало бы".
А дело было так: американское космическое агентство NASA проводит свои расчеты в интернационально признанных единицах измерения длины: метрах и километрах. Тем временем американская компания Lockheed Martin использовал навигационное программное обеспечение, в основу которого были положены футы и мили - американские меры длины. Никто на это не обратил внимания. В результате произошла ошибка в расчете курса. Зонд слишком близко подлетел к Марсу и был потерян - а весь научный мир тем временем в недоумении чесал в затылке.
"Я думаю, что в европейских контрольных центрах народ немало позабавило это происшествие, поскольку опасность того, что подобное может повториться в Европе, относительно мала".
Ведь в Европе и наука и промышленность последовательно используют одну и ту же интернациональную метрическую систему единиц измерения.
"Это, однако, вовсе не означает, что европейцы застрахованы от других ошибок".