Таємниця четвертої планети, частина 3: дослідження Марса в майбутньому

У двох попередніх частинах серії статей ми згадали історію вивчення Червоної планети — від найперших місій початку космічної ери до сучасності. Сьогодні розповімо про майбутніх марсіанських дослідників.

Пошуки слідів марсіанського життя

Без перебільшення, на сьогодні Марс можна назвати найкраще вивченою планетою Сонячної системи, зрозуміло, після Землі. На орбіті навколо нього функціонують сім космічних апаратів, а на поверхні працюють два марсоходи і вертоліт. Вони, а також попередні місії зібрали величезний масив даних, що дозволив ученим пролити світло на історію Червоної планети.

Відтак ми знаємо, що в далекому минулому атмосфера Марса була куди щільнішою, аніж зараз, він мав власне магнітне поле, а на поверхні текли потоки води й існували постійні водойми. Потім щось сталося. Марс позбувся глобального магнітного поля і в подальші мільярди років більша частина його атмосфери та води випарувалася в космос. Але навіть тепер під поверхнею багатьох регіонів планети ховаються великі поклади водяного льоду, що залишилися з минулих часів. А кілька років тому Mars Express отримав дані, які вказують, що під полюсами планети можуть перебувати прошарки рідкої води (хоча заради справедливості зазначимо, що не всі планетологи згодні з таким трактуванням).

Звичайно, точний характер клімату стародавнього Марса ще довго залишатиметься предметом дискусій. Однак в будь-якому разі очевидно, що раніше він був значно сприятливішим, ніж у наші дні. Тож, нехай зараз Марс і безлюдний, колись давно на ньому справді могло зародитися й існувати якесь життя.

Знайти відповідь на запитання щодо населеності Червоної планети в минулому стане головною рушійною силою однієї з найамбітніших марсіанських місій. Вона називається ExoMars. У її межах Європейське космічне агентство (ESA) планує висадити на Марс ровер Rosalind Franklin з метою пошуку сполук, які могли залишити після себе живі організми. Для цього апарат буде оснащено унікальним буром, здатним видобувати зразки порід із глибини до 2 м, і власною біологічною лабораторією, де проводитиметься їхній хімічний аналіз.

На жаль, ESA припустилося стратегічної помилки, яка могла стати фатальною для проєкту, адже агентство мало намір реалізувати його спільно з росією. Остання повинна була надати ракету-носій і радіоізотопні обігрівачі для самого марсохода, а також побудувати спускову платформу.

Повномасштабне вторгнення рф в Україну поставило хрест на цих планах. На знак протесту ESA повністю розірвало співпрацю з країною-агресором. Що стосується ExoMars, було ухвалено рішення продовжити проєкт без участі росіян, і замінити всі надані ними компоненти, включно зі спусковою платформою, на європейські.

Відтак становище ExoMars стало досить скрутним. Проте ESA має намір довести справу до кінця і все ж відправити ровер на Марс. У цьому йому може допомогти NASA, що по-своєму досить іронічно. Річ у тім, що спочатку саме американське аерокосмічне агентство виступало учасником проєкту, але пізніше вибуло з нього через брак фінансів, що в підсумку і спонукало європейців звернутися по допомогу до росіян. І ось тепер у американців з’явився шанс спокутувати свою провину. Відомо, що NASA з ESA ведуть переговори про відновлення співпраці та спільну реалізацію проєкту. Наразі запуск ExoMars заплановано на 2028 рік.

Таємниця походження Фобоса

ExoMars є далеко не єдиною місією, яка вирушить до четвертої планети від Сонця в цьому десятилітті. Уже наступного року Індія теж планує спорядити новий апарат до Марса. Місія MOM 2 (Mars Orbiter Mission 2) має вийти на орбіту навколо планети і вивчати її атмосферу, та як саме вона взаємодіє з сонячним вітром.

Завдання дослідження марсіанської атмосфери є основним і для пари зондів EscaPADE, які будуються компанією Rocket Lab за контрактом, виданим NASA під час програми SIMPLEX. Їм належить вийти на витягнуту орбіту навколо планети і дослідити, як сонячний вітер на неї впливає. Результати місії можуть допомогти вченим докладніше дізнатися, як Марс позбувся більшої частини своєї атмосфери і запасів води та перетворився на звичний нам неживий світ.

Наразі запуск EscaPADE заплановано на серпень 2024 року. Однак, оскільки для місії планують задіяти ракету New Glenn, яка все ще в розробці і поки що жодного разу не літала, з досить великою часткою вірогідності його перенесуть на наступне балістичне вікно, що відкриється наприкінці 2026 року.

Але все ж найцікавіша марсіанська місія ближнього прицілу — японська Martian Moons eXploration (MMX). У її межах JAXA спробує зробити те, що не вдалося “Фобос-Грунту” — доставити на Землю пробу речовини найбільшого марсіанського супутника. 

Походження марсіанських супутників давно цікавить астрономів. Колись вважалося, що вони — це захоплені планетою астероїди. Астрономи припускали це через неправильну форму супутників і те, що спектр їхньої поверхні схожий на спектри багатьох об’єктів Головного поясу.

Утім, із плином часу накопичилося досить багато даних, які свідчать, що марсіанські місяці насправді навряд чи є захопленими тілами. Нині найбільшою популярністю користується так звана імпактна гіпотеза, згідно з якою Фобос і Деймос утворилися на марсіанській орбіті з матеріалу, вибитого з поверхні Червоної планети внаслідок падіння великого астероїда. Щоб дізнатися, так це чи ні, необхідний детальний хімічний і радіоізотопний аналіз їхньої речовини. Саме цим і перейматиметься MMX.

Прибувши до Марса, MMX виконає серію близьких прольотів Фобоса і проведе детальне картографування його поверхні. Коли фахівці оберуть відповідну ділянку, настане найважливіший етап місії: апарат сяде на поверхню супутника і візьме пробу його ґрунту — щонайменше, десять грамів речовини. Після чого ляже на зворотний курс до Землі.

Окрім взяття проби ґрунту, MMX скине на Фобос невеликий франко-німецький мікроровер, аналогічний апарату MASCOT, який висадила на астероїд Рюгу місія “Хаябуса-2”. На відміну від свого попередника, новий планетохід отримуватиме енергію від сонячних батарей, а не від акумулятора без можливості підзарядки. Фахівці сподіваються, що це дасть йому змогу працювати на поверхні Фобоса до трьох місяців.

Якщо все піде згідно плану, запуск MMX проведуть у 2024 році. Взяття проби ґрунту відбудеться 2025-го, її доправлення на Землю — 2029-го.

Доставка проби марсіанського ґрунту

Місія MMX стане прелюдією до справжньої “важкої артилерії” у вигляді двох проєктів, які передбачають доставку на Землю зразків речовини з самого Марса. Один розробляється NASA з ESA, інший — Китаєм.

Під час американсько-європейської місії, що отримала назву Mars Sample Return, до планети запустять два апарати: Mars Ascent Vehicle (MAV), розробкою якого займається NASA, та Earth Return Orbiter (ERO), який створюється ESA. Перший доставить на марсіанську поверхню зв’язку зі спускового апарата і злітного модуля. Другий залишиться на орбіті навколо планети.

Згідно з поточним планом місії, після посадки MAV марсохід Perseverance під’їде до нього і перевантажить на злітний модуль капсули із зібраними зразками марсіанського ґрунту (загалом ровер має 43 такі ємності). Якщо до цього моменту Perseverance втратить можливість рухатися, буде задіяно запасний план, який передбачає, що два дрони-вертольоти заберуть і доставлять на MAV капсули з так званого резервного сховища зразків. Це свого роду страховий поліс на випадок поломки марсохода. Сховище вже створене, воно містить десять замкнених капсул, вивантажених Perseverance на одну з ділянок марсіанської поверхні.

Після навантаження капсул MAV стартує з поверхні Марса, зістикується з ERO і передасть туди контейнери з ґрунтом. Далі європейський апарат ляже на зворотний курс до нашої планети. Запуск ERO заплановано на осінь 2027-го, MAV — влітку 2028 року. За хорошого результату зразки марсіанського ґрунту будуть доставлені на Землю 2033 року.

Китайський проєкт під назвою “Тяньвень-3” має схожу архітектуру, що передбачає запуск до Марса двох автоматичних станцій — посадкової і поворотної. Перша висадить спусковий апарат, який візьме пробу ґрунту, а потім злетить, доставивши капсулу зі зразками на орбіту. Там зістикується з поворотною станцією, після чого та попрямує назад до Землі. Наразі запуск “Тяньвень-3” заплановано на 2028 рік, доставка зразків ґрунту відбудеться 2033-го.

З технічного погляду китайський проєкт дещо простіший за конкурента, адже не передбачає використання окремого марсохода для збору проб. З іншого боку, у разі успіху Mars Sample Return привезе на Землю вельми значну колекцію зразків, що потенційно мають величезну наукову цінність.

Зараз обидва проєкти — на стадії розробки. З огляду на грандіозність поставленого завдання, доволі складно прогнозувати ймовірність їхнього успіху. У зоні особливо великого ризику перебуває MSR. Нещодавно NASA опублікувало звіт, підготовлений незалежною комісією, яка вивчила перебіг реалізації проєкту. Аудитори досить сильно його розкритикували. На їхню думку, з наявним рівнем фінансування запуск апаратів ERO і MAV у 2027 і 2028 роках, як це передбачає нинішній план, практично неможливий.

Запланований бюджет місії також явно недостатній для її реалізації. За оцінками експертів, сумарні витрати на проєкт становитимуть від $8 млрд до $11 млрд. Для порівняння, лише кілька років тому вартість його реалізації оцінювалася в $4-4,5 млрд.

Усе це, м’яко кажучи, не дуже хороші новини для NASA, чий бюджет замість обіцяного збільшення фінансування фактично заморожений на рівні минулого року. Проте, з огляду на колосальну наукову цінність проєкту, залишається сподіватися, що NASA вдасться знайти рішення і все ж довести його до кінця.

Перспективи пілотованої місії на Марс

Якщо якась із цих місій справді зуміє доставити на Землю пробу марсіанського ґрунту і в ній буде знайдено сліди стародавніх організмів, безумовно, це спричинить величезний сплеск інтересу до Марса. Можливо, й нарешті спонукає провідні держави організувати пілотовану експедицію до четвертої планети від Сонця.

Політ на Марс давно перетворився на своєрідний Святий Грааль сучасної космонавтики — про нього дуже часто згадують, але при цьому справа так і не виходить за межі загальних обговорень. Чому так відбувається, зрозуміти нескладно. Не будемо перераховувати численні технічні проблеми, які потрібно вирішити інженерам, бо це далеко за межами цієї статті. Просто констатуємо, що пілотований політ на Марс є дуже важким, украй дорогим і водночас досить небезпечним заходом. Саме тому в жодної країни на Землі зараз немає жодної офіційної програми з відправлення людей на Червону планету.

Для того щоб статус-кво змінився, потрібні якісь вельми вагомі аргументи. Одним із них могли би стати геополітичні міркування. Зрештою, не секрет, що висадка людей на Місяць була насамперед продиктована не науковою необхідністю, а бажанням наддержав продемонструвати усьому світові переваги свого ладу. І попри те, що дедалі більше експертів наголошують, що нинішня ситуація на планеті починає нагадувати повторення епохи Холодної війни, основні космічні зусилля Китаю і США сконцентровані на Місяці. Поки що складно уявити, що обставини можуть раптом настільки радикально змінитися, що найближчими роками вони різко переведуть фокус своїх пілотованих програм на Марс.

Саме тому багато вчених покладають такі великі надії на доставку зразків марсіанського ґрунту. Виявлення слідів позаземного життя стало б найважливішим відкриттям за всю історію людства і надало б колосального імпульсу проєктам пілотованої марсіанської місії. Роботи-автомати, звісно, можуть багато чого. Але згідно з влучним висловом, професійний геолог із молотком за день збере більше цікавих зразків, ніж суперсучасний марсохід за весь час своєї роботи. Просто цього геолога необхідно якось привезти на Марс.

Звісно, ще є фактор SpaceX, яка колись розпочалася з красивої мрії Ілона Маска доправити теплицю із земними рослинами на Марс. Проблема в тому, що нинішній Маск і Маск двадцятирічної давнини — це наче дві різні людини. Створюється стійке відчуття, що зараз мільярдеру набагато цікавіше витрачати більшу частину свого часу і коштів на підтримку ультраправих рухів і передвиборчу кампанію Дональда Трампа, ніж займатися тим, що дійсно могло б змінити світ на краще.

Утім, сама по собі SpaceX розвивається цілком успішно — компанія майже стала монополістом на міжнародному ринку доставки вантажів на орбіту, а друге випробування Starship показало явний прогрес у будівництві надважкого носія. І хоча поодинці Starship все одно не зможе виконати транспортування людей на Марс, він здатен значно спростити завдання досліджень Червоної планети. Наприклад, допомогти з реалізацією місії з повернення на Землю марсіанського ґрунту. Тож, можливо, саме ця ракета стане тим чинником, який запустить ланцюжок подій, унаслідок чого люди все ж вирушать на Марс і залишать свої сліди в його пилу.