Таємниця четвертої планети, частина 1: Початок досліджень Марса

Марс. Четверта планета від Сонця. Світ, який протягом уже кількох століть перебуває в центрі уваги як учених, так і пересічних громадян. Багато хто розглядає його як потенційний другий дім, здатний врятувати нашу цивілізацію від вимирання. Інші все ще сподіваються знайти там життя. А для когось це, навпаки, приклад “невдалої Землі”, світу, який ніколи не мав шансів стати населеним. Відтак Марс практично нікого не залишає байдужим. Отже, саме час поговорити про деякі з його таємниць, завісу над якими людство вже встигло відкрити. Перша частина нашого матеріалу буде присвячена початковому періоду вивчення Червоної планети.

Зародження інтересу до Марса

Марс з діда-прадіда відомий людству. “Фірмовий” червоний колір, а також характерний рух небом помітно відрізняють його від звичайних зір. Астрономи давнини залишили безліч записів про його спостереження, їм вдалося встановити й деякі факти про цю планету. Так, у IV столітті до н. е. Аристотель побачив покриття Марса Місяцем, після чого дійшов висновку, що той має розташовуватися значно далі від Землі, аніж її супутник.

Коли винайшли телескоп, астрономи з’ясували, що різні регіони планети мають різну відбивну здатність. Було визначено і період обертання Марса, який виявився досить близьким до земного.

Але все ж, якщо говорити про справді широкий сплеск інтересу до Марса, то він припав на XIX століття. Цьому сприяли кілька основних причин. Першою був значний прогрес у справі створення телескопів. Потужніші оптичні інструменти дали змогу виявити низку нових деталей на поверхні Червоної планети і скласти її приблизні мапи. Астрономи зуміли з’ясувати, що вона має два невеликих супутники, які назвали Фобос і Деймос. Цікаво, що ще за 150 років до цього у своїй “Подорожі Гуллівера” Джонатан Свіфт випадково передбачив наявність двох місяців у Марса. Крім того, відбулися перші спроби аналізувати марсіанську атмосферу. Вони показали (як пізніше стало зрозуміло — помилково), що у ній міститься помітна кількість водяної пари.

Іншою причиною стала популярна на той час гіпотеза, за якою що далі планета від Сонця, то більший її вік, а сама наша зоря із плином часу згасає. З огляду на це виходило, що Марс старіший за Землю, і раніше він був суттєво теплішим світом. А отже, якщо на Червоній планеті є розумне життя, воно значно старше за людство і має перебувати на набагато вищому рівні розвитку.

Усе це підготувало ґрунт для подальших спостережень марсіанських “каналів”, які спричинили справжню сенсацію. Більшість газет кінця XIX століття писали про існування “каналів” і марсіан, які їх побудували, як про надійно доведений факт. Зрештою Марс швидко став зіркою нового жанру, що набирав популярність — наукової фантастики. Автори з усіх куточків світу почали писати численні романи, чия дія або розгорталася на Червоній планеті, або була якось із нею пов’язана.

Варто зауважити, що в реальності далеко не всі астрономи бачили ті самі “канали”. Багато хто справедливо вказував, що їхні мапи суперечать одна одній. А отже, “канали” в кращому разі не більше ніж оптична ілюзія, а в гіршому — бажання побачити те, чого насправді не існує.

Проте на початку XX століття віра в можливість наявності розумного життя на Червоній планеті була дуже сильною. Дійшло до того, що 21 серпня 1924 року, за два дні до максимального у XX сторіччі зближення Марса із Землею, у США було оголошено національний день радіомовчання. Протягом півтори доби щогодини всі американські радіостанції припиняли свої передачі на п’ять хвилин. У цей час співробітники Військово-морської обсерваторії США прослуховували ефір, намагаючись вловити сигнали. Американська армія навіть виділила спеціального криптографа для розшифрування послань від “марсіан”. Але, звичайно ж, його послуги так і не знадобилися.

Того ж року астрономи зуміли вперше виміряти кількість тепла, випромінюваного поверхнею Марса. Отримані ними дані вказали на величезні перепади добових температур. Це, а також результати інших спостережень завдали відчутного удару по образу Марса як сприятливого для життя світу. Виявилося, що за умовами на поверхні четверта планета від Сонця в кращому разі нагадує Антарктиду. Незабаром було розроблено перші моделі марсіанської атмосфери. І хоча вони істотно відрізнялися від реальної картини, вже тоді стало зрозуміло, що вона має бути значно розрідженішою за земну.

Утім, усі ці відкриття несуттєво змінили уявлення громадськості про Марс як про світ, де є або, принаймні, було життя. Навіть у перші роки космічної ери багато вчених всерйоз сподівалися, що на Червоній планеті, як мінімум, може існувати якась примітивна рослинність. Мастила у вогонь підлила і висловлена в 1959 році астрономом Йосипом Шкловським гіпотеза, згідно з якою Фобос — порожнистий, і насправді є гігантською орбітальною станцією. Згодом, звісно, з’ясувалося, що розрахунки Шкловського базувалися на помилкових даних. Але це сталося вже пізніше. У ті ж роки вони лише підтвердили широкому загалу те, що й так було всім добре “відомо”. На Марсі точно є життя. Треба лише полетіти і знайти його.

Розчарування століття

Першу спробу досягти Марса зробив Радянський Союз у жовтні 1960 року. На пару автоматичних станцій “Об’єкт М” покладалося завдання здійснити проліт четвертої планети й отримати фотографії її поверхні. Але їх спіткала доля, аналогічна більшості ранніх міжпланетних зондів: через аварії ракет-носіїв обидва апарати не зуміли навіть дістатися навколоземної орбіти.

За два роки СРСР повторив спробу. Цього разу радянські конструктори вирішили відправити до Марса одразу три апарати: два мали дослідити його з пролітної траєкторії, третій — здійснити м’яку посадку на поверхню. Озираючись назад, залишається дивуватися сміливості інженерів, які намагалися практично наосліп розв’язати таке завдання. Зараз очевидно, що воно було надто амбітним для тих років, особливо з урахуванням досить низького рівня надійності космічної техніки. Ба більше, у вчених було замало реальних даних про марсіанську атмосферу, що робило практично неможливим завдання створення ефективної посадкової системи.

У підсумку з трьох станцій лише одній вдалося вирватися за межі навколоземної орбіти і попрямувати до Червоної планети. Внаслідок витоку в системі орієнтації цей апарат, названий “Марс-1”, вийшов з ладу ще на середині шляху.

На стартове вікно 1964 року СРСР планував відправити відразу чотири апарати до Марса і знову спробувати здійснити посадку на його поверхню. Однак астрономи піднесли неприємний сюрприз. Новітні спектрометричні спостереження показали, що тиск на Марсі в кілька разів менший, ніж уважалося раніше. Це поставило хрест на ідеї м’якої посадки: в занадто розрідженій атмосфері у вже побудованих спускових апаратів просто не встиг би розкритися парашут. Відтак три з чотирьох станцій поспіхом переробили для місій з вивчення Венери. З метою доправити на його поверхню радянський вимпел до Марса вирушив лише один апарат, що отримав позначення “Зонд-2”. Та він так і не дістався місця призначення через поломку.

Того ж року США зробили свою першу спробу досягти Марса. На апарати Mariner 3 і Mariner 4 було покладено завдання зробити знімки з пролітної траєкторії. Запуск Mariner 3 завершився аварією, а ось Mariner 4 вдалося спрямувати до мети. 14 липня 1965 року він пройшов на відстані 9800 км від Червоної планети, передавши 22 фотографії її поверхні.

Цю подію супроводжував величезний ажіотаж. Учені, журналісти, пересічні обивателі — всі мріяли подивитися на поверхню Марса. Усі хотіли почути довгоочікувану відповідь на запитання, чи є там якесь життя. Співробітникам Лабораторії реактивного руху, яка побудувала апарат, не вистачило терпіння зачекати, аби дізнатися, що ж там назнімкував Mariner 4 (тоді процес оброблення фото займав досить багато часу), тож вони просто роздрукували передані зондом дані в цифровому вигляді, а потім розфарбували кожну цифру в різні кольори залежно від яскравості пікселів. Так на світ з’явився перший знімок Марса з космосу.

Через дані Mariner 4 всіх, хто сподівався побачити братів по розуму, спіткала гірка зневіра. Попри доволі низьку роздільну здатність, фотографії відтворили стародавній кратерований пейзаж, що багато в чому нагадував поверхню Місяця. Вiдомостi про атмосферу Марса теж не додали оптимізму. Виявилося, що її щільність не перевищує 1% земної, і вона щонайменше на 80% складається з вуглекислого газу. До всього цього, зонду ще й не вдалося зафіксувати ознак наявності у планети глобального магнітного поля і води на поверхні.

Так, результати вельми розчарували, та не всі прихильники теорії про життя на Марсі були готові змиритися з крахом надій. Зрештою, Mariner 4 сфотографував лише невелику частину планети. Проте через чотири роки по їхніх позиціях було завдано нового, ще більш нищівного удару. 1969 року до Марса було запущено чотири апарати. Пара радянських станцій не зуміла дістатися мети, а ось американські Mariner 6 і Mariner 7 здійснили успішний проліт планети, картографувавши приблизно 20% її поверхні. При цьому, за збігом обставин, апарати пропустили найцікавіші в геологічному плані ділянки Марса.

Знімки Mariner 6 і Mariner 7 знову продемонстрували доволі нудний кратерований пейзаж без будь-яких видимих ознак життя. Це призвело до формування уявлення про Червону планету як про геологічно мертвий світ, де вже давно не відбувається нічого цікавого.

Місії Mariner 6 і Mariner 7 збіглися з апогеєм місячних перегонів і в певному сенсі поклали край епосі космічного оптимізму — золотої ери в історії космонавтики, коли вважалося, що мине зовсім небагато часу і люди підкорять сусідні планети. Але ці надії ущент розбили космічні апарати, які показали, що поверхня Венери являє собою розпечене пекло, а Марс — це майже позбавлений атмосфери холодний і пустельний світ, порівняно з яким та ж Антарктида скидається на курорт. Людству довелося змиритися з думкою, що практично напевно воно самотнє в Сонячній системі, і розпрощатися з мріями про швидку міжпланетну експансію. Усе це зробило свій внесок в істотне зниження інтересу до космічних досліджень з боку звичайної публіки.

Перший глобус Марса

Утім, попри прикре розчарування землян у Марсі, вчені не збиралися задовольнятися наявними результатами. Більша частина планети, як і раніше, була білою плямою, де могли таїтися найнесподіваніші відкриття. Крім того, залишалося питання минулого Марса. Чи завжди він був неживим світом або ж раніше планета все ж таки скидалася на Землю?

У 1971 році до Марса вирушила нова флотилія з двох радянських і двох американських космічних апаратів. Метою США було виведення зонда на орбіту навколо Червоної планети і картографування всієї її поверхні. СРСР знову поставив перед собою набагато амбітніше завдання, що передбачало не просто створення штучних супутників Марса, а й здійснення м’якої посадки.

Першим із дистанції зійшов американський Mariner 8. Через несправність розгінного блоку незабаром після запуску апарат упав в Атлантичний океан. Mariner 9 виявився більш щасливим. У листопаді 1971 року він став першим в історії штучним супутником четвертої планети.

Незабаром її досягли й радянські “Марс-2” і “Марс-3”. Спусковий апарат “Марса-2” розбився під час посадки. “Марс-3” виявився трохи успішнішим. Його спусковий апарат зумів здійснити м’яку посадку, і навіть почав передачу панорами поверхні. На жаль, це видатне з технічного погляду досягнення так ні до чого й не призвело, бо всього за кілька секунд після початку сеансу зв’язку “Марс-3” замовк навіки. ЦУП отримав лише хаотичний набір смуг, на яких неможливо було нічого розрізнити. Що саме сталося з апаратом, досі невідомо. Забігаючи наперед, варто сказати, що “Марс-3” назавжди залишився найвищою точкою радянської програми з вивчення Червоної планети. Згодом жодному з побудованих у СРСР апаратів більше ніколи не вдалося здійснити м’яку посадку на Марс.

Що стосується орбітальних апаратів “Марса-2” і “Марса-3”, а також Mariner 9, то на них чекала інша неприємність: на планеті розпочалася глобальна пилова буря. Mariner 9 мав більш гнучку програму, що дало змогу інженерам відкласти початок фотозйомки до моменту завершення шторму. Обидва “Марси” не могли похвалитися такою розкішшю. На додачу до всіх бід, розробники їхніх фототелевізійних установок використовували неправильну модель планети і вибрали невірні налаштування витримки для камер апаратів. У результаті зроблені ними знімки вийшли занадто засвіченими, що в поєднанні з бурею фактично призвело до зриву основної частини наукової програми.

Mariner 9, після того як розвіялася пилюка, зумів картографувати близько 85% поверхні планети. Апарат не тільки відкрив знамениті марсіанські супервулкани і велетенську систему каньйонів (пізніше її назвали на його честь долиною Марінера), а й сфотографував кілька формацій, що вказували на те, що в минулому поверхнею Марса текли потоки води.

Ці відкриття знову відродили інтерес до Марса. Так, зараз планета являє собою пустелю. Але що, якщо життя існувало на ній у далекому минулому, коли вона мала повноцінну гідросферу? Щоб відповісти на це запитання, були потрібні нові місії, які змогли б здійснити посадку на поверхню планети і провести детальний аналіз її ґрунту.

Експеримент століття

У 1973 році СРСР відправив цілих чотири апарати до Марса. “Марс-4” і “Марс-5” мали вийти на орбіту, “Марс-6” і “Марс-7” — висадити спусковий апарат.

Ставка на кількість себе не виправдала. “Марс-4” не зумів досягти орбіти навколо Червоної планети і відлетів у космос. “Марс-5” дістався мети, але вийшов з ладу всього за два тижні. “Марс-7” просто не поцілив у планету, пройшовши на відстані 1400 км від її поверхні. Що стосується “Марса-6”, то він потрапив у атмосферу і 150 секунд передавав відомості, після чого зв’язок із ним було втрачено. Уже в наші дні любителі космонавтики зуміли ідентифікувати кратер, утворений його спусковим апаратом. Однак що саме спричинило аварію, так і залишилося однією з численних загадок Червоної планети.

Варто зазначити, що спочатку Радянський Союз не збирався на цьому зупинятися. Уже розроблявся проєкт нових апаратів, метою яких було доправити на Землю зразки ґрунту Червоної планети. Але низка невдач, що супроводжували радянську марсіанську програму, і припинення робіт зі створення надважкої ракети Н1 призвели до згортання цих планів. У підсумку СРСР надовго забув про Марс.

А от США вирішили рухатися далі. 1975 року NASA відправило до Марса пару апаратів Viking, що складалися з орбітального і посадкового модулів. Їхньою метою було повне картографування поверхні планети, а також її вивчення. Родзинкою ж програми мав стати вельми амбітний “експеримент століття”. Спускові апарати Viking були оснащені біологічними лабораторіями. Передбачалося, що вони зможуть виявити сліди життєдіяльності марсіанських організмів — якщо такі, звісно, існують.

З урахуванням інфляції на Viking витратили понад $5 млрд, що зробило її однією з найдорожчих міжпланетних місій в історії. Ці гроші витратили недаремно. Орбітальні модулі Viking 1 і Viking 2 функціонували до 1980 і 1978 року, а посадкові станції передавали сигнали, відповідно, до 1982 і 1980 року, що стало видатним результатом для того часу.

За роки свого функціонування апарати Viking детально вивчили планету. Переглянувши зроблені ними фото, планетологи знайшли безліч геологічних утворень, що нагадують русла висохлих річок. Це підтвердило дані Mariner 9 про те, що колись Марс був набагато сприятливішим світом, поверхнею якого текли потоки води.

Що стосується спускових апаратів, то вони передали перші в історії знімки з марсіанської поверхні і провели детальний аналіз ґрунту, атмосфери та клімату планети. Однак усіх насамперед цікавили результати “експерименту століття”. Вони виявилися… неоднозначними. Проби ґрунту продемонстрували несподівану активність, яку можна було вважати наслідками життєдіяльності гіпотетичних марсіанських мікроорганізмів. Проте подальший аналіз засвідчив, що все пояснюється недостатньо добре продуманою методикою самого експерименту, і його результати не можна трактувати на користь наявності на планеті життя. Навіть зараз учені все ще сперечаються щодо того, як саме слід інтерпретувати дані Viking.

Ця історія стала важливим уроком для NASA. Так, ідея поставити один вирішальний дослід, аби знайти остаточну відповідь на запитання щодо існування життя на Марсі, звучала дуже заманливо. Але, як завжди, реальність виявилася набагато складнішою за будь-які плани. Після цього NASA більше ніколи не покладало на свої марсіанські місії настільки глобальні очікування, вирішивши розбити завдання пошуку життя на Марсі на низку проміжних етапів.

У будь-якому разі, хоча зонди Viking і не знайшли життя на Марсі, вони зібрали безліч інформації, яку слід було проаналізувати і систематизувати. Благо, на це було достатньо часу, адже наступних запусків до Червоної планети довелося чекати багато років.