Тайна четвертой планеты, часть 1: Начало исследований Марса

Марс. Четвертая планета от Солнца. Мир, который на протяжении уже нескольких столетий пребывает в центре внимания как ученых, так и простых обывателей. Многие рассматривают его в качестве потенциального второго дома, способного спасти нашу цивилизацию от вымирания. Другие все еще надеются найти там жизнь. А для кого-то это, наоборот, пример «неудавшейся Земли», мира, никогда не имевшего шансов стать обитаемым. В любом случае, Марс практически никого не оставляет равнодушным. Итак, самое время поговорить про некоторые из его тайн, завесу над которыми человечество уже успело приоткрыть. Первая часть нашего материала будет посвящена начальному периоду изучения Красной планеты.

Зарождение интереса к Марсу

Марс известен человечеству с незапамятных времен. «Фирменный» красный цвет, а также характер движения по небу заметно отличали его от обычных звезд. Астрономы древности оставили множество записей о его наблюдениях, им удалось выяснить и кое-какие факты об этой планете. Так, в IV веке до н. э. Аристотель увидел покрытие Марса Луной, после чего пришел к выводу, что тот должен располагаться гораздо дальше от Земли, нежели ее спутник.

Когда изобрели телескоп, астрономы обнаружили, что разные регионы планеты обладают разной отражательной способностью. Был определен и период вращения Марса, оказавшийся довольно близким к земному.

Но все же, если говорить о действительно широком всплеске интереса к Марсу, то он пришелся на XIX век. Этому способствовало несколько основных причин. Первой был значительный прогресс в деле создания телескопов. Более мощные оптические инструменты позволили обнаружить ряд новых деталей на поверхности Красной планеты и составить ее приблизительные карты. Астрономы сумели выяснить, что у нее есть два небольших спутника, получивших названия Фобос и Деймос. Любопытно, что еще за 150 лет до этого в своем «Путешествии Гулливера» Джонатан Свифт случайно предсказал наличие двух лун у Марса. Кроме того, были предприняты первые попытки проанализировать марсианскую атмосферу. Они показали (как позже стало понятно — ошибочно), что в ней содержится заметное количество водяного пара.

Другой причиной стала популярная в то время гипотеза, согласно которой, чем дальше планета от Солнца, тем больше ее возраст, а сама наша звезда с течением времени угасает. Исходя из этого, получалось, что Марс старше Земли, и раньше он был миром намного теплее. А значит, если на Красной планете есть разумная жизнь, она значительно древнее человечества и должна пребывать на гораздо более высоком уровне развития.

Все это подготовило почву для последующих наблюдений марсианских «каналов», которые произвели настоящую сенсацию. Большинство газет конца XIX века писали о существовании «каналов» и построивших их марсиан как о надежно доказанном факте. В результате Марс быстро стал звездой набиравшего популярность нового жанра — научной фантастики. Авторы изо всех уголков мира начали писать многочисленные романы, чье действие или разворачивалось на Красной планете, или было как-то с ней связано.

Стоит отметить, что в реальности далеко не все астрономы видели те самые «каналы». Многие справедливо указывали, что их карты противоречат друг другу. А значит, «каналы» в лучшем случае не более чем оптическая иллюзия, а в худшем — желание увидеть то, чего на самом деле не существует.

Тем не менее, в начале XX века вера в возможность наличия разумной жизни на Красной планете была очень сильна. Дошло до того, что 21 августа 1924 года, за два дня до максимального в XX столетии сближения Марса с Землей, в США был объявлен национальный день радиомолчания. На протяжении полутора суток ежечасно все американские радиостанции прекращали свои передачи на пять минут. В это время сотрудники Военно-морской обсерватории США прослушивали эфир, пытаясь уловить сигналы. Американская армия даже выделила специального криптографа для расшифровки посланий от «марсиан». Но, конечно же, его услуги так и не понадобились.

В том же году астрономы сумели впервые измерить количество тепла, излучаемого поверхностью Марса. Полученные ними данные указали на огромные перепады суточных температур. Это, а также результаты других наблюдений нанесли ощутимый удар по образу Марса как благоприятного для жизни мира. Оказалось, что по условиям на поверхности четвертая планета от Солнца в лучшем случае напоминает Антарктиду. Вскоре были разработаны первые модели марсианской атмосферы. И хотя они существенно отличались от реальной картины, уже тогда стало понятно, что она должна быть куда разреженнее земной.

Впрочем, все эти открытия незначительно изменили представления широкой общественности о Марсе как о мире, где есть или, по крайней мере, была жизнь. Даже в первые годы космической эры многие ученые всерьез надеялись, что на Красной планете, как минимум, может существовать какая-то примитивная растительность. Масла в огонь подлила и высказанная в 1959 году астрономом Иосифом Шкловским гипотеза, согласно которой Фобос — полый, и на самом деле представляет собой гигантскую орбитальную станцию. В дальнейшем, конечно, выяснилось, что расчеты Шкловского базировались на ошибочных данных. Но это произошло уже позже. В те же годы они лишь подтвердили праздной публике то, что и так было всем хорошо «известно». На Марсе точно есть жизнь. Нужно лишь полететь и найти ее.

Разочарование века

Первая попытка достичь Марса была предпринята Советским Союзом в октябре 1960 года. На пару автоматических станций «Объект М» возлагалась задача осуществить пролет четвертой планеты и получить фотографии ее поверхности. Но их постигла участь, аналогичная судьбе большинства ранних межпланетных зондов: из-за аварий ракет-носителей оба аппарата не сумели даже добраться до околоземной орбиты.

Спустя два года СССР повторил попытку. В этот раз советские конструкторы решили отправить к Марсу сразу три аппарата: два должны были исследовать его с пролетной траектории, третий — совершить мягкую посадку на поверхность. Озираясь назад, остается поражаться смелости инженеров, намеревавшихся практически вслепую решить подобную задачу. Сейчас очевидно, что она была чрезвычайно амбициозной для тех лет, особенно с учетом весьма низкого уровня надежности космической техники. Более того, у ученых имелось слишком мало реальных данных о марсианской атмосфере, что делало практически невозможной задачу создания эффективной посадочной системы.

В итоге из трех станций лишь одной удалось выбраться за пределы околоземной орбиты и направиться к Красной планете. Вследствие утечки в системе ориентации этот аппарат, нареченный «Марс-1», вышел из строя еще в середине пути.

На стартовое окно 1964 года СССР планировал отправить сразу четыре аппарата к Марсу и вновь попробовать осуществить посадку на его поверхность. Однако астрономы преподнесли неприятный сюрприз. Новейшие спектрометрические наблюдения показали, что давление на Марсе в несколько раз меньше, нежели считалось ранее. Это поставило крест на идее мягкой посадки: ввиду слишком разреженной атмосферы у уже построенных спускаемых аппаратов попросту не успел бы раскрыться парашют. В итоге три из четырех станций были спешно переделаны для миссий по изучению Венеры. С целью доставки на его поверхность советского вымпела к Марсу устремился всего один аппарат, получивший обозначение «Зонд-2». Но он так и не добрался к месту назначения из-за поломки.

В том же году США предприняли свою первую попытку достичь Марса. На аппараты Mariner 3 и Mariner 4 была возложена задача сделать снимки с пролетной траектории. Запуск Mariner 3 завершился аварией, а вот Mariner 4 удалось направить к цели. 14 июля 1965 года он прошел на расстоянии 9800 км от Красной планеты, передав 22 фотографии ее поверхности.

Это событие сопровождал огромный ажиотаж. Ученые, журналисты, рядовые граждане — все мечтали посмотреть на поверхность Марса. Все хотели услышать долгожданный ответ на вопрос, есть ли там какая-то жизнь. Сотрудникам построившей аппарат Лаборатории реактивного движения так не терпелось узнать, что же наснимал Mariner 4 (тогда процесс обработки фото занимал довольно много времени), что они попросту распечатали переданные зондом данные в цифровом виде, а затем раскрасили каждую цифру в разные цвета в зависимости от яркости пикселей. Так на свет появился первый снимок Марса из космоса.

Данные Mariner 4 повергли в горькое уныние всех, кто надеялся увидеть братьев по разуму. Несмотря на довольно низкое разрешение, фотографии запечатлели древний кратерированный пейзаж, во многом напоминавший поверхность Луны. Сведения об атмосфере Марса тоже не добавили оптимизма. Оказалось, что ее плотность не превышает 1% земной, и она как минимум на 80% состоит из углекислого газа. Вдобавок ко всему, зонду не удалось зафиксировать признаков наличия у планеты глобального магнитного поля и воды на поверхности.

Невзирая на разочаровывающие результаты, не все сторонники теории о жизни на Марсе были готовы смириться с крушением надежд. В конце концов, Mariner 4 сфотографировал лишь небольшую часть планеты. Но четыре года спустя по их позициям был нанесен новый удар, еще сокрушительнее. В 1969 году к Марсу были запущены четыре аппарата. Пара советских станций не сумела добраться до цели, а вот американские Mariner 6 и Mariner 7 совершили успешный пролет планеты, картографировав примерно 20% ее поверхности. При этом, по стечению обстоятельств, аппараты пропустили наиболее интересные в геологическом отношении участки Марса.

Снимки Mariner 6 и Mariner 7 вновь продемонстрировали весьма скучный кратерированный пейзаж без каких-либо видимых признаков жизни. Это привело к формированию представления о Красной планете как о геологически мертвом мире, где уже давно не происходит ничего интересного.

Миссии Mariner 6 и Mariner 7 совпали с апогеем лунной гонки и в каком-то смысле положили конец эпохе космического оптимизма — золотой эры в истории космонавтики, когда считалось, что пройдет совсем немного времени и люди покорят соседние планеты. Но эти надежды вдребезги разбили космические аппараты, показавшие, что поверхность Венеры представляет собой раскаленный ад, а Марс — это почти лишенный атмосферы холодный и пустынный мир, в сравнении с которым та же Антарктида выглядит курортом. Человечеству пришлось смириться с мыслью, что практически наверняка оно одиноко в Солнечной системе, и распрощаться с мечтами о быстрой межпланетной экспансии. Все это внесло свою лепту в существенное снижение интереса к космическим исследованиям со стороны обычной публики.

Первый глобус Марса

Тем не менее, несмотря на основательное разочарование землян в Марсе, ученые не собирались довольствоваться имеющимися результатами. Большая часть планеты по-прежнему была белым пятном, где могли таиться самые неожиданные открытия. Кроме того, оставался вопрос прошлого Марса. Всегда ли он был безжизненным миром или же раньше планета все же походила на Землю?

В 1971 году к Марсу отправилась новая флотилия из двух советских и двух американских космических аппаратов. Целью США был вывод зонда на орбиту вокруг Красной планеты и картографирование всей ее поверхности. СССР вновь поставил перед собой задачу намного амбициознее, включающую не просто создание искусственных спутников Марса, но и осуществление мягкой посадки.

Первым с дистанции сошел американский Mariner 8. Из-за неполадки разгонного блока вскоре после запуска аппарат упал в Атлантический океан. Mariner 9 оказался более удачливым. В ноябре 1971 года он стал первым в истории искусственным спутником четвертой планеты.

Вскоре ее достигли и советские «Марс-2» и «Марс-3». Спускаемый аппарат «Марса-2» разбился во время посадки. «Марс-3» оказался чуть успешнее. Его спускаемый аппарат сумел осуществить мягкую посадку, и даже начал передачу панорамы поверхности. Увы, это выдающееся с технической точки зрения достижение так ни к чему и не привело, ибо всего через несколько секунд после начала сеанса связи «Марс-3» замолчал навеки. ЦУП получил лишь хаотический набор полос, на которых нельзя было ничего различить. Что именно произошло с аппаратом, до сих пор неизвестно. Забегая наперед, стоит сказать, что «Марс-3» навсегда остался наивысшей точкой советской программы по изучению Красной планеты. Впоследствии ни одному из построенных в СССР аппаратов больше ни разу не удалось совершить мягкую посадку на Марс.

Что касается орбитальных аппаратов «Марса-2» и «Марса-3», а также Mariner 9, то их ожидала другая неприятность: на планете разыгралась глобальная пылевая буря. Mariner 9 имел более гибкую программу, что позволило инженерам отложить начало фотосъемки до момента завершения шторма. Оба «Марса» не могли похвастаться такой роскошью. Вдобавок ко всем бедам, разработчики их фототелевизионных установок использовали неправильную модель планеты и выбрали неверные настройки выдержки для камер аппаратов. В результате сделанные ними снимки получились слишком засвеченными, что в сочетании с бурей фактически привело к срыву основной части научной программы.

Mariner 9, после того как улеглась пыль, сумел картографировать порядка 85% поверхности планеты. Аппарат не только открыл знаменитые марсианские супервулканы и исполинскую систему каньонов (позже она была названа в его честь долиной Маринера), но и сфотографировал несколько формаций, указывающих на то, что в прошлом по поверхности Марса текли потоки воды.

Эти открытия опять возродили интерес к Марсу. Да, сейчас планета представляет собой пустыню. Но что, если жизнь существовала на ней в далеком прошлом, когда она обладала полноценной гидросферой? Чтобы ответить на этот вопрос, требовались новые миссии, которые смогли бы осуществить посадку на поверхность планеты и провести детальный анализ ее грунта.

Эксперимент века

В 1973 году СССР отправил целых четыре аппарата к Марсу. «Марс-4» и «Марс-5» должны были выйти на орбиту, «Марс-6» и «Марс-7» — высадить спускаемый аппарат.

Ставка на количество себя не оправдала. «Марс-4» не сумел достичь орбиты вокруг Красной планеты и отправился в космос. «Марс-5» добрался до цели, но вышел из строя спустя всего две недели. «Марс-7» попросту не попал в планету, пройдя на расстоянии 1400 км от ее поверхности. Что касается «Марса-6», то он вошел в атмосферу и 150 секунд передавал сведения, после чего связь с ним была утеряна. Уже в наши дни любители космонавтики сумели идентифицировать кратер, созданный его спускаемым аппаратом. Однако, что именно послужило причиной аварии, так и осталось одной из многочисленных загадок Красной планеты.

Стоит отметить, что изначально Советский Союз не собирался останавливаться на достигнутом. Уже разрабатывался проект новых аппаратов, целью которых была доставка на Землю образцов грунта Красной планеты. Но вереница неудач, сопровождавших советскую марсианскую программу, и прекращение работ по созданию сверхтяжелой ракеты Н1 привели к сворачиванию этих планов. В итоге СССР надолго забыл о Марсе.

А вот США решили двигаться дальше. В 1975 году NASA отправило к Марсу пару аппаратов Viking, состоявших из орбитального и посадочного модулей. Их целью было полное картографирование поверхности планеты, а также ее изучение. Гвоздем же программы должен был стать весьма амбициозный «эксперимент века». Спускаемые аппараты Viking были оснащены биологическими лабораториями. Предполагалось, что они смогут обнаружить следы жизнедеятельности марсианских организмов — если таковые, конечно, существуют.

С учетом инфляции на Viking израсходовали свыше $5 млрд, что сделало ее одной из самых дорогостоящих межпланетных миссий в истории. Эти деньги не были потрачены впустую. Орбитальные модули Viking 1 и Viking 2 функционировали до 1980 и 1978 года, а посадочные станции передавали сигналы, соответственно, до 1982 и 1980 года, что стало выдающимся результатом для тех лет.

За годы своей работы аппараты Viking детально изучили планету. Просмотрев сделанные ними фото, планетологи нашли множество геологических образований, напоминающих русла высохших рек. Это подтвердило данные Mariner 9 о том, что некогда Марс был куда более благоприятным миром, по поверхности которого текли потоки воды.

Что касается спускаемых аппаратов, то они передали первые в истории снимки с марсианской поверхности и провели детальный анализ почвы, атмосферы и климата планеты. Однако всех в первую очередь интересовали результаты «эксперимента века». Они оказались… неоднозначными. Пробы грунта продемонстрировали неожиданную активность, которую можно было принять за последствия жизнедеятельности гипотетических марсианских микроорганизмов. Впрочем, дальнейший анализ показал, что все дело в недостаточно хорошо продуманной методике самого эксперимента, и его результаты нельзя трактовать в пользу наличия на планете жизни. Даже сейчас ученые все еще спорят о том, как именно стоит интерпретировать данные Viking.

Эта история стала важным уроком для NASA. Да, идея поставить один решающий опыт, который мог дать окончательный ответ на вопрос о существовании жизни на Марсе, звучала очень заманчиво. Но, как обычно, реальность оказалась намного сложнее любых планов. После этого NASA больше никогда не возлагало на свои марсианские миссии столь глобальные ожидания, решив разбить задачу поиска жизни на Марсе на ряд промежуточных этапов.

В любом случае, хотя зонды Viking и не нашли жизнь на Марсе, они собрали массу информации, которую требовалось проанализировать и систематизировать. Благо, на это было предостаточно времени, ибо следующих запусков к Красной планете пришлось ждать много лет.