Историческая справка. Жизнь за счет местных ресурсов: Амундсен, Франклин и Северо-Западный проход

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 36Следующая ⇒

История раз за разом показывает, что маленькая группа первопроходцев с очень ограниченными средствами может преуспеть там, где другие не раз проваливались, несмотря на значительную финансовую поддержку. Залогом успеха служит разумное использование местных ресурсов. И горе тем путешественникам, которые не сумели усвоить этот урок.

В полночь 16 июня 1903 года Руаль Амундсен с экипажем из шести человек под проливным дождем вышел из Кристиании, Норвегия, направляясь к северному побережью Канады и Северо-Западному проходу. Проход маячил перед исследователями Арктики как призрачная награда – около трех столетий буквально сотни экспедиций бесплодно пытались преодолеть ненадежные ледяные торосы, каналы и воды Крайнего Севера.

Амундсен гнался за призраком героя его детских лет, сэра Джона Франклина, одного из самых великих и трагических персонажей в истории покорения Арктики. Франклин разыскивал проход примерно на шестьдесят лет раньше. Но если Амундсен плавал на тридцатилетнем зверобойном судне, купленном на деньги, которые были взяты взаймы у его брата и других докучливых кредиторов, то Франклин отправился в путь с поддержкой Британского Адмиралтейства. Он командовал двумя кораблями, «Эребусом» и «Террором», оба имели водоизмещение более 300 тонн, экипаж составлял в общей сложности 127 человек. Историк Пьер Бретон написал, что корабли несли «…горы продовольствия и топлива и все атрибуты морского путешествия XIX века: китайский фарфор и хрусталь, тяжелое викторианское серебро, библии и молитвенники, выпуски юмористического журнала «Панч», парадную форму с медными пуговицами и составы для их полировки…» [1]. Говоря короче, Франклин вез с собой все, кроме того, что помогло бы ему и его экипажу выжить.

«Эребус» и «Террор» подняли паруса 19 мая 1845 года, капитан экспедиции стремился открыть Северо-Западный проход и тем самым прославиться, но в итоге обрел лишь забвение. Китобои из Гренландии обнаружили экспедиционные суда Франклина пришвартованными к айсбергу 25 июня. Больше эту экспедицию никто из европейцев не видел. Франклин и его корабли, его люди, все его продовольствие уплыли в глушь Арктики и пропали.

Между 1848 и 1859 годами более пятидесяти экспедиций было организовано, чтобы выяснить судьбу людей Франклина. Из того, что удалось собрать в последующие годы, – из двух оставленных записок, из замерзших, обезображенных останков некоторых членов экипажа, из осколков быта европейской цивилизации, поднятых эскимосами со льда или взятых с кораблей, – стало понятно, что экспедиция окончилась несчастьем, потому что Франклин привез с собой в Арктику ту обстановку, которая его окружала дома.

Затертые во льдах рядом с островом Кинг-Уильям осенью 1846 года, Франклин и его команда пытались выжить, используя запасы солонины. Экспедиция везла очень много мяса, но не в свежем виде, а соленое не могло защитить людей от цинги. Прежние путешественники заметили, что употребление в пищу свежего мяса предотвращает болезнь, но Франклин не обратил на это никакого внимания. Он не был охотником – экспедиция везла с собой ружья, подходящие, пожалуй, для охоты на куропаток в британских низинах, но почти бесполезные в арктических льдах, – и решил вместо мяса использовать против цинги лимонный сок. Один за другим члены экипажа слабели и гибли, сам Франклин, по-видимому, умер на борту одного из кораблей в июне 1847 года. Другие в надежде найти спасательный отряд где-нибудь к югу бросили корабли, но умирали в своих повозках, потому что сами тащили тяжелые железные и дубовые сани через арктическую пустыню. Никто из членов экипажа не выжил.

Амундсен хотел пойти по следам Франклина, но не собирался повторить его печальную судьбу. Вместо того чтобы воссоздать в пути вокруг себя привычную обстановку он приспособился к окружавшим его условиям и применил стратегию жизни за счет местных ресурсов. Он узнал, что против цинги помогают внутренности канадского северного оленя карибу и сырой китовый или рыбий жир. Он выяснил, как эскимосы путешествуют по Арктике, научился делать собачьи упряжки, которые позволили ему приобрести маневренность при охоте на крупного зверя. Он обучился у эскимосов строительству убежищ изо льда и предпочел носить эскимосскую одежду из оленьих шкур вместо шерстяных вещей, на использовании которых настаивали британцы.

Амундсен с экипажем «Йоа» из шести человек тоже были заперты во льдах и в результате провели две зимовки в маленькой гавани юго-восточной части острова Кинг-Уильям, неподалеку от места, где беда настигла экспедицию Франклина. Но команда Амундсена не страдала от голода. Успешно используя собачьи упряжки, члены экипажа преодолели сотни километров по суше, охотясь и разведывая местность, и не просто выжили, но и сделали важное геофизическое открытие: обнаружили движение магнитных полюсов Земли. Экипаж «Йоа» благоденствовал в тех же условиях, что погубили экспедицию Франклина. Наконец-то освободившись из ледяного плена в августе 1905 года, «Йоа» отплыл от острова Кинг-Уильям и неделями двигался по Северо-Западному проходу. Амундсену понадобились еще четыре месяца путешествий, для того чтобы добраться до населенного пункта и телеграфировать об успехе своему главному кредитору в Норвегию, связавшись с ним за его же счет. Через шесть лет Амундсен использовал то, чему научился на Кинг-Уильям, чтобы стать первым человеком, достигшим Южного полюса.

Глава 2

От Кеплера к космической эре

Должны быть созданы корабли и паруса, способные передвигаться по небесному воздуху. Тогда появятся люди, которых не отпугнут мрачные космические просторы.

Иоганн Кеплер в письме Галилео Галилею, 1609

Мы уже бывали на Марсе. Утром 20 июня 1976 года американский космический аппарат «Викинг-1» опустился на марсианскую равнину Хриса – Золотую равнину. Хотя в момент касания, когда «Викинг» находился примерно в сотне миллионов километров от Земли, никто в Лаборатории реактивного движения (ЛРД) НАСА в Пасадене, Калифорния, не знал, удачно ли беспилотный аппарат высадился или же зарылся в грунт. Сотрудники ЛРД стояли с утренними чашками кофе около двадцати минут, прежде чем пришла информация, что «Викинг» совершил мягкую посадку.

Практически сразу после посадки «Викинг» приступил к работе. Всего через двадцать пять секунд, следуя заранее заданной последовательности команд, аппарат сфотографировал с высоким разрешением местность, окружающую одну из его посадочных опор, и передал изображение в режиме реальном времени. Данные помчались к Земле со скоростью света, а инженеры и ученые программы «Викинг» считали минуты до момента, когда примут далекий радиосигнал. А потом с возбуждением, восторгом и, несомненно, некоторым изумлением наблюдали, как строка за строкой перед ними появляется изображение марсианской поверхности.

Может показаться, что снимок опоры аппарата несколько скучен, однако та первая фотография принесла сотрудникам ЛРД огромное количество важной информации. Она доказывала, что модуль уцелел, а его съемочная аппаратура работает, и работает хорошо. Изображение получилось четким, маленькие камни резко выделялись на фоне марсианской поверхности, а заклепки «Викинга» были различимы так же хорошо, как пуговицы на белой рубашке инженера. Теперь «Викингу» предстояло выполнить следующее задание – получить панорамы горизонта и окрестностей. Эта картина, вероятно, навсегда останется в памяти тех, кто наблюдал, как поверхность Марса явила себя публике. «Викинг» пристально смотрел на пустынный пейзаж, испещренный острыми камнями всех возможных размеров. В отдалении, по-видимому, располагались песчаные дюны и небольшие, похожие на волны холмы. Это был пустой мир, знакомый, но совершенно чужой.

Люди веками наблюдали Марс и рассуждали о нем. Их исследования и полеты фантазии дали пищу для размышления ученым на десятки лет и помогли понять, что человеческий ум способен покорить космос и постичь сложность Вселенной. Теперь люди любовались пейзажем, осознавая, что человеческие знания о Вселенной снова приумножились и перестали быть лишь умозрительными. Мы шли к этому очень долго, путешествие началось даже не в недавно закончившемся XX веке, а столетия назад, и это путешествие не обошлось без жертв.

Из темноты

Субботним утром 17 февраля 1600 года великого итальянского гуманиста эпохи Возрождения Джордано Бруно вывели из камеры и сняли с него одежду. Голый, с кляпом во рту, связанный Бруно шел по улицам Рима, а насмехающиеся инквизиторы толпой следовали за ним. Процессия остановилась на площади Цветов перед Театром Помпеи, на месте казни. Один из убийц Бруно, стоя с факелом в руке, держал перед осужденным портрет Иисуса Христа и требовал покаяться. Бруно гневно отвернулся. Костер разгорелся, и один из величайших умов в истории человечества был сожжен заживо.

Бруно убили за то, что он заявлял в дискуссиях и сочинениях: Вселенная бесконечна, у других звезд, как и у Солнца, должны быть планеты, причем некоторые из них должны быть обитаемыми, и эти планеты, подобно нашей Земле, обращаются вокруг своих светил. И наблюдатели, живущие в тех других мирах, смотрят в небеса и видят наше Солнце и Землю, обращающуюся вокруг него, и поэтому «мы в небесах».

Это откровение стало шоком для средневекового человека, но почему нужно было убивать для того, чтобы не дать ему распространиться? Почему Галилею, младшему современнику Бруно, грозили смертью и десятилетиями держали его под домашним арестом? Почему астрономия, наука, которая вроде бы не имеет большого практического значения, вызывала такой гнев инквизиции в эпоху Возрождения? Проще говоря, почему небеса были столь недостижимы?

Костры инквизиции взметнулись так высоко, потому что астрономия подвергала сомнению сами основы западной цивилизации, знания, а значит, и власти. Со времен Вавилона небеса вместе с бесчисленными звездами и пятью блуждающими планетами считались священными и непознаваемыми для всех, кроме нескольких избранных: астрологов и жрецов в Вавилоне, церковников во времена Джордано Бруно. Послушайте, как библиотекарь из Александрии Клавдий Птолемей, живший во II веке н. э., защищал астрономическую теорию, согласно которой в центре Вселенной находилась Земля, а Солнце и пять известных планет двигались вокруг нее по эпициклам, небольшим окружностям – их центры перемещались с постоянной скоростью по более крупной окружности, центром которой была Земля. Отвечая на возражения по поводу нелогичной системы эпициклов (дополнительные орбиты снова и снова добавлялись в модель, чтобы она могла объяснить наблюдения), Птолемей сказал: «Непозволительно считать, что наши человеческие условия равны условиям бессмертных богов, и рассматривать священные вещи с житейской точки зрения, совершенно для них неподходящей… Поэтому мы должны построить наше суждение о небесных событиях не на основе того, что происходит на Земле, а скорее должны положиться на их внутреннюю сущность и неизменный курс всех небесных движений». Птолемей считал, что законы небес полностью отличаются от законов, господствующих на Земле. Вселенная была непознаваема, неизменна и неподконтрольна человеку. И пока божественный замысел оставался чем-то недоступным пониманию, только правящее духовенство, имеющее исключительный доступ к мистическому и сверхъестественному, могло говорить людям, что правильно и как поступать.

Так продолжалось веками, пока не настало время, когда несколько мыслителей решились опровергнуть представление о том, что Вселенная всегда будет за пределами понимания человечества. Изменения начались с работ Николая Коперника, который между 1510 и 1514 годами вновь развил давно забытую гелиоцентрическую теорию строения Вселенной (с Солнцем в центре мироздания), впервые постулированную греческим философом Аристархом Самосским, жившим в III веке до н. э. В гелиоцентрической системе мира планеты движутся вокруг Солнца по круговым орбитам. Эта идея была революционной, даже еретической и не могла точно описать наблюдаемые движения планет, хотя некоторые ученые того времени находили привлекательной ее фундаментальную простоту. Главным из них был Иоганн Кеплер.

Иоганн Кеплер родился в 1571 году, рос набожным лютеранином, хотя одновременно был убежденным платонистом и стремился познать истинную природу Вселенной, используя строгие законы геометрии. Позже он напишет: «Геометрия едина и вечна, она блистает в Божьем духе. Наша причастность к ней служит одним из оснований, по которым человек должен быть образом Божьим».

Эта цитата является ключевой не только для всей деятельности Кеплера. Если человеческий разум способен постичь Вселенную, это значит, что он подобен божественному разуму. А если так, то система, согласно которой Бог строил Вселенную, ее «геометрия», должна быть доступна человеческому пониманию, и, таким образом, если мы ищем и размышляем достаточно усердно, мы можем найти разумное объяснение для чего угодно. Это основополагающая задача науки. Это дело, за которое умер Бруно. Это утверждение, которое стремился доказать Кеплер и тем самым рассеять тьму в умах западной цивилизации. И сделал он это в значительной мере благодаря планете Марс.

В феврале 1600 года, в том же месяце, когда казнили Джордано Бруно, Кеплер пошел работать к Тихо Браге, без сомнения, великому астроному-наблюдателю своего времени. У Браге была своя теория устройства Вселенной, и он поручил двадцативосьмилетнему Кеплеру вычислить орбиту Марса, разумеется, чтобы найти подтверждение своим расчетам. Когда в октябре 1601 года ученый умер, император Священной Римской империи Рудольф II повелел Кеплеру сменить Браге в должности придворного математика и продолжить его исследования. Теперь у Кеплера было все необходимое, чтобы заняться Марсом в полную силу.

Со времен Аристотеля астрономы незатейливо полагали, что планеты движутся по неизменным круговым орбитам, поскольку, как утверждал сам Аристотель, круг – идеальная форма и только круговое движение может быть бесконечным. Как Кеплер ни старался, он не мог подобрать такую круговую орбиту, которая бы соответствовала наблюдениям Тихо Браге. Он мог бы прибегнуть к эпициклам, однако отказывался это делать. Система эпициклов выглядела тут совершенно неприменимой, но где же тогда решение? Что это могло быть, если не круговые орбиты? Кеплеру понадобились восемь лет напряженной работы, чтобы осознать, что показывают наблюдения: Марс движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце. Сейчас мы знаем, что орбита Марса наиболее эллиптичная во всей Солнечной системе,[8] если не считать орбиту Плутона,[9] который был открыт только в XX веке, став лакмусовой бумажкой для любой астрономической теории. Действительно, если бы орбита Марса была круговой, теория Аристарха и Коперника, вероятно, быстро прошла бы проверку, и никто бы не обратил внимания на детали.

Кеплер опубликовал результаты своих трудов в 1609 году в работе, озаглавленной как «Новая астрономия, причинно обоснованная, или небесная физика, следующая из исследований движений звезды Марса, опирающихся на наблюдения достопочтенного Тихо Браге». В отличие от многих предшественников, астрономов и философов, Кеплер объявил свою новую астрономию не просто математической концепцией, которая объясняет движение небесных тел. Напротив, это был трактат об «истинной реальности» небес, грандиозная работа, которая ниспровергала догму, существовавшую две тысячи лет, – на ее место приходила астрономия, основанная на причинах и доказательствах. В этой работе ученый изложил то, что мы сейчас знаем как первый и второй закон Кеплера о движении планет. Согласно этим законам, каждая планета движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится Солнце, а радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, за равное количество времени описывает равные площади. Эти законы верны, и их можно найти в любом современном учебном пособии по астрономии и звездной динамике. Однако не менее важна и ошибочная гипотеза Кеплера о том, что планеты движутся вокруг Солнца за счет исходящей от него «магнитной» силы, распространяющейся «подобно свету». Когда оппоненты обвинили его в смешении физики и астрономии, Кеплер ответил: «По моему мнению, обе науки так тесно связаны, что одна не сможет достичь совершенства без другой». Другими словами, Кеплер не описывал модель Вселенной, чья геометрия совершенна по умолчанию, он изучал Вселенную, в которой причинно-следственные связи могут быть понятны человеку. Тем самым Кеплер резко изменил статус человечества во Вселенной. Хотя люди перестали быть центром мироздания, у них появилась возможность его постичь. Поэтому, согласно словам Кеплера, адресованным Галилею и ставшим эпиграфом для этой главы, Вселенная была доступна не только человеческой мысли, но и для непосредственного изучения.

Труды последующих десяти лет позволили Кеплеру опубликовать его важнейшее сочинение «Гармония мира». В нем он изложил свое последнее великое открытие – третий закон движения планет: квадрат периодов обращения планет пропорционален кубу расстояния от планет до Солнца. Применяя этот закон, достаточно просто математически вывести выражение, которое сейчас известно как закон всемирного тяготения Ньютона. Законы Ньютона легли в основу классической физики, новой мощной науки, которая сделала возможной промышленную революцию XVIII–XIX веков. Исследования Кеплера ознаменовали окончание Темных веков, и начались научная и промышленная революции – первая встреча с Марсом принесла богатые плоды.

Путешествия с телескопом

Кеплер использовал Марс, чтобы доказать что Земля – тоже планета. Следовательно, планеты, те маленькие движущиеся огоньки в небе, на самом деле были огромными мирами, похожими на Землю. Но как исследовать эти невероятные небесные тела? Вскоре инструмент оказался под рукой. Меньше чем через год после того, как Кеплер опубликовал свою «Новую астрономию», Галилей обратил в небо новый инструмент – телескоп. Открытые им за несколько недель наблюдений горы на Луне и «три маленькие звездочки», танцующие вокруг Юпитера, стали дополнительным подтверждением кеплеровой модели мира. Довольно скоро линзы множества телескопов были устремлены к Марсу.

Итальянский астроном Франческо Фонтана в 1636 году сделал первый набросок Марса, видимого в телескоп, хотя сегодня узнаваемые детали на этом рисунке найти не удается. В 1659 году нидерландский астроном Христиан Гюйгенс создал первое изображение Марса, где такая деталь была: похожее на треугольник темное пятно, которое выделяется на диске планеты, сейчас известно как Большой Сирт. Тщательно наблюдая Сирт и другие детали, астрономы прошлого определили, что марсианский день, или сол, близок по продолжительности к земному. В 1666 году итальянец Джованни Кассини измерил продолжительность марсианских суток, которая оказалась равна 24 часам, 37 минутам и 22 секундам. Хотя Кассини, по-видимому, также был первым, кто заметил полярные шапки Марса, первый набросок одной из шапок в 1672 году сделал Гюйгенс. Используя наблюдения, сделанные в 1770–1783 годах, Уильям Гершель, открыватель Урана, заметил, что на Марсе должны меняться времена года, так как его полярная ось имеет наклон в 30 градусов (современное значение – 24 градуса).

Наблюдения Марса продолжались десятилетиями, особенно в периоды противостояний, когда Марс (строго говоря, любая планета, находящаяся дальше от Солнца, чем наша) находится предельно близко к Земле, формируя линию «Марс – Земля – Солнце». В такое время Марс светит в небе особенно ярко. К началу XIX века астрономы накопили множество сведений о Марсе: орбитальный период, продолжительность суток, массу и плотность планеты, расстояние до Солнца и силу тяжести на поверхности. Но больше всего исследователей сбивал с толку изменчивый вид марсианского диска. Годами в окуляры телескопов можно было видеть, как на нем со временем то появляются, то исчезают небольшие темные пятна, похожие на рябь. Точно так же яркие белые пятна, которые были замечены наблюдателями у полюсов планеты, меняли форму, расширяясь и уменьшаясь в течение марсианского года. По всей видимости, у Марса была атмосфера, поскольку некоторые наблюдатели заметили смутные намеки на облака.

Противостояние 1877 года оказалось особенно удачным для наблюдателей и исследователей Марса. Асаф Холл из старой военно-морской обсерватории США открыл два маленьких спутника Марса и в скором времени назвал их Фобосом и Деймосом – страхом и ужасом. Подобающая свита для планеты, названной в честь бога войны. Но, если задуматься, 1877 год, вероятно, больше всего запомнился благодаря серии наблюдений, которые послужили отправной точкой для одного беспокойного эпизода в истории изучения Марса и одной из самых странных глав в истории астрономии.

Среди тех, кто обратил вооруженный глаз к Марсу в 1877 году, был итальянский астроном Джованни Скиапарелли, директор Брерской обсерватории в Милане. В сообщениях Скиапарелли о его наблюдениях фигурировали более шестидесяти объектов, обнаруженных на диске Красной планеты. Но помимо прочего среди них были линейные отметины, пересекающие диск Марса крест-накрест. Скиапарелли назвал их в честь земных рек – Инда, Ганга, – но в своих письмах именовал «canali», что по-итальянски означает каналы или ручьи. Он был не первым, кто обратил внимание на эти странные отметины, но первым идентифицировал их как обширную сеть «каналов». Через десять с небольшим лет воодушевление Персиваля Лоуэлла сделает Марс и его «каналы» самой популярной темой для обсуждения во всем мире.

Лоуэлл родился в Новой Англии в семье известных поэтов, просветителей, государственных деятелей и промышленников (великая поэтесса Эми Лоуэлл была его сестрой, а его брат Эббот стал президентом Гарвардского университета), а Марсом заинтересовался ближе к сорока годам, особенно его привлекли наблюдения Скиапарелли. Для Лоуэлла существовала только одна интерпретация: в «canali» он видел не русла рек или природные углубления, а дороги или искусственно созданные канавы. А значит, они должны были служить отражением коллективной работы ума, жизни. По непонятным причинам Лоуэлл решил, что Марс требует его внимания, и он посвятил себя Марсу с такой страстью и финансовой щедростью, на какие способны немногие.

Для своих исследований Лоуэлл построил обсерваторию в аризонском Флагстаффе, которая открылась в апреле 1894 года, то есть за несколько недель до очередного противостояния Марса. Лоуэлл и его подчиненные провели на Марсианском холме во Флагстаффе более десяти лет, изучая и картографируя Красную планету. Лоуэлл вместе с ассистентами нанес на карту сотни каналов. В их нумерации и структуре Персиваль Лоуэлл видел историю инопланетной расы, пытающейся выжить в засушливом, обреченном на смерть мире.

Этой гипнотической картиной Лоуэлл захватил людское воображение. Эффект, произведенный его трудами, был в дальнейшем усилен писателями-фантастами, в том числе Эдгаром Райсом Берроузом – он использовал лоуэлловский Марс как декорации, в которых разворачивалась романтическая история выдающейся цивилизации, называющей свою планету Барсумом. Новеллы Берроуза о Марсе рассказывали о лихих героях, спасающих отважных и прекрасных принцесс, которым угрожают чудовища, дикари и одержимые жаждой власти марсианские тираны. Лоуэлловский Марс, приняв облик Барсума, очаровал миллионы читателей.

Однако ни красноречие Лоуэлла как писателя и докладчика, ни его энергия и энтузиазм не могли защитить его теории от претензий астрономического сообщества. Шквал критики против Лоуэлла поднялся, когда другие наблюдатели, используя более мощные инструменты, не увидели на Марсе ничего похожего на каналы. Сейчас известно, что Лоуэлл заблуждался, но он действительно оставил после себя внушительное наследие: он подстегнул воображение людей, помог им представить марсианский мир. Пусть эти представления и оказались ошибочными, но они воодушевили хотя бы ту публику, которая через три столетия после Кеплера придерживалась и в значительной степени до сих пор придерживается античного геоцентрического мировоззрения, где планета Земля является единственным миром в окружении звезд. Лоуэлл сделал Марс обитаемым, пусть только в воображении, но именно силами воображения создается реальность. Именно работы Лоуэлла вдохновили пионеров ракетостроения, включая Роберта Годдарда и Германа Оберта, на начало работы над устройствами, которые позволят человеку путешествовать по Солнечной системе, а не только рассматривать ее. Именно дух Лоуэлла прикоснулся к поверхности Марса, когда на нее высадился «Викинг».

«Викинг» ищет жизнь

Жизнь привела «Викинг» на Марс. Хотя мечты Лоуэлла давно канули в Лету, сама идея того, что на Марсе может существовать жизнь, никогда не забывалась. Пролетев мимо планеты в июле 1965 года, американский аппарат «Маринер-4», который должен был посетить Марс, разумеется, навсегда развеял лоуэлловские представления о Красной планете, показав пустынную, покрытую кратерами поверхность, больше напоминающую о Луне, чем о Барсуме. Те, кто надеялся получить открытку из далекого мира, где есть жизнь, вместо этого получил траурные изображения старой, мертвой планеты, космической окаменелости по выражению писателя-фантаста Артура Кларка. Летом 1969 года «Маринер-6» и «Маринер-7» подтвердили то, что увидел их предшественник. Научные эксперименты показали: давление в атмосфере, богатой углекислым газом, составляет всего 6–8 миллибар (1 миллибар – одна тысячная доля атмосферного давления на уровне моря на Земле). Температуры вблизи южного полюса говорили о том, что полярные шапки сформированы замороженным углекислым газом – сухим льдом. Марс, согласно результатам пролетов «Маринеров», был холодной, мертвой, покрытой кратерами планетой, местом, где не хочется задерживаться. А потом полетел «Маринер-9».

В отличие от предыдущего американского аппарата, он должен был выйти на околомарсианскую орбиту. Там, где предыдущие станции серии «Маринер» фотографировали Красную планету и собирали всю информацию, какую только было возможно, «Маринер-9» и вспомогательный космический аппарат в течение 60 дней должны были картографировать марсианскую поверхность и изучить динамику планеты. К сожалению, тот вспомогательный космический аппарат, «Маринер-8», упал в Атлантический океан вскоре после запуска весной 1971 года. А «Маринер-9» безупречно стартовал 30 мая и долетел до Марса. Несколькими днями ранее Советский Союз запустил «Марс-2» и «Марс-3», комбинированные станции из орбитального аппарата и посадочного модуля. После запуска по мере приближения к цели на кораблях все проходило в штатном режиме. А вот на Марсе было неспокойно.

22 сентября, примерно за два месяца до предполагаемого прибытия зондов «Марс» и станции «Марс-2», астрономы заметили, что над Марсом в области земли Ноя начало формироваться белое яркое облако. Оно разрасталось быстро, в пределах часа. За несколько дней облако, превратившееся в пылевую бурю, охватило всю планету. Пока к Марсу спешила фотографическая техника, он окутал себя завесой. Фотографии, сделанные с большого расстояния «Маринером-9» 12 и 13 ноября, позволили заметить чистый диск планеты, на котором виднелись лишь небольшое поярчание рядом с южным полюсом и нескольких темных пятнышек над экватором. 14 ноября станция вышла на орбиту вокруг Марса. «Маринер-9» летал над планетой, на которой почти ничего нельзя было разглядеть. Систему управления зонда перепрограммировали в соответствии с новым планом: аппарат мог производить некоторые научные эксперименты и фотосъемку, но, по сути, должен был дождаться окончания бури.

У станций «Марс-2» и «Марс-3» такой возможности не имелось. В отличие от «Маринеров», советские аппараты не были рассчитаны на дистанционную корректировку заданий. После выхода на орбиту они отправили посадочные модули в самое сердце крупнейшей зарегистрированной марсианской бури. Вслепую спускаясь на парашютах в атмосферу, перемешанную ветрами, дующими со скоростью до 160 километров в час, оба зонда совершили очень жесткую посадку, так что системы торможения на воздушных подушках не смогли уберечь их. «Марс-2» врезался в грунт, а «Марс-3» успел в течение 20 секунд передать некоторое количество данных, а затем перестал работать.

Советские станции едва ли оказались успешнее предыдущих зондов. Почти все данные станций «Марс-2» были потеряны из-за плохой телеметрии, а «Марс-3» вышел на сильно вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Марса, передав на Землю всего одно изображение.

Пока бушевал шторм, а советские аппараты один за другим встречали уготованную им судьбу, «Маринер-9» спокойно обращался вокруг Марса, ожидая, пока в буквальном и переносном смысле утихнет буря. В период с конца декабря 1971 года по начало января 1972 года марсианское небо стало проясняться, и «Маринер-9» начал передавать на Землю поразительно четкие снимки невиданного мира.

Теперь стало ясно, что темные пятнышки, снятые «Маринером» с большого расстояния, оказались гигантскими горами, вершины которых аппарат разглядел во время пылевой бури. Веком ранее астрономы, наблюдавшие Марс в телескопы, заметили яркую область, расположенную вблизи самого крупного из этих горных массивов, и окрестили ее Nix Olympica, Снега Олимпа. Название оказалось подходящим, так как область Снега Олимпа – самая высокая гора в Солнечной системе, возвышающаяся примерно на 24 километра над поверхностью планеты и сравнимая по площади со штатом Миссури. Еще один регион Марса, хорошо известный астрономам, каньон Копрат, тоже преподнес сюрприз. В телескоп Копрат кажется хорошо различимым темным, коротким и широким, похожим на облако отрезком. Когда небо расчистилось, ученые, получавшие информацию от «Маринера», обнаружили, что они смотрят на пылевое облако, которое оседает на дно равнины, по размерам сходной с горой Олимп. Этот неровный шрам, который теперь называют долинами Маринера (в честь «Маринера-9»), тянется через планету примерно на 4000 километров. Имея ширину до 200 километров и глубину около 6 километров, эта система каньонов затмевает любой земной аналог (если поставить с одного края долины Маринера Скалистые горы, то никто их не заметит).

С каждым витком вокруг планеты «Маринер» передавал на Землю все более удивительные изображения. Но самым большим потрясением оказались снимки извилистых каналов (да, как не вспомнить про canali!), будто проложенных когда-то бежавшей водой, – это были марсианские русла рек.

Ту романтику, которую ранее убили «Маринеры», вернул к жизни «Маринер-9». Станция подтвердила многие из предыдущих открытий «Маринеров», но опровергла другие, включая представление о том, что Марс был просто двойником Луны. Представьте глобус Марса, поделенный пополам линией, бегущей от пятидесятой параллели к экватору. К югу вниз от этой линии простирается сильно кратерированная древняя местность, открытая и сфотографированная «Маринерами»-4, -6 и -7. К северу от этой линии кратеров значительно меньше, из-за того что район был очень геологически активен. Так сложилось, что «Маринеры» посетили только южное полушарие планеты, не дав ни намека на то, как выглядят другие области планеты. Данные и более 7000 изображений, полученные «Маринером-9», позволили отказаться от представлений о Марсе как о космической окаменелости и рассказали историю планеты из огня и пламени. В далеком прошлом поверхность Марса была геологически активна. Вулканы извергались и изменяли рельеф огромных участков планеты, какие-то внутренние процессы привели к разломам и дроблению пород, на километры подняв над поверхностью Марса регион Фарсида (где располагается гора Олимп), а еще по планете текла вода, причем в достаточном количестве и достаточно долго, для того чтобы выточить некоторые детали рельефа. Когда-то Марс был теплым, влажным и геологически активным. Поэтому снова встает вопрос: есть или была ли на Марсе биологическая активность, теплилась ли жизнь?

Чтобы ответить на этот вопрос, астрономы и биологи вернулись от понятия жизни на Марсе к более простому, но все равно сложному понятию самой жизни. Что это такое? Если мы не можем определить, что такое жизнь, если мы не можем отличить живое от неживого здесь на Земле, то нам придется слишком долго приглядываться к красной точке, удаленной от нас на расстояние в 400 миллионов километров. Итак, поиск жизни на Марсе начался с ревизии единственного известного образца жизни во Вселенной, земной жизни. Поскольку земная жизнь представлена во всевозможных видах, формах и размерах, ее существование заведомо приводит к изменению среды вокруг нее. Эти изменения могут быть малыми, даже еле заметными, если речь идет о крошечных формах жизни. Но независимо от размера жизнь будет влиять на окружающую среду просто потому, что в ней задействованы механизмы обмена веществ и дыхания, сложные физические и химические процессы. Герметично закройте непроницаемую емкость, и смесь газов (если предположить, что стенки емкости сами газ не выделяют) останется неизменной. Если вы поместите в ту же емкость кошку, то исследуемая смесь довольно быстро изменится (как и состояние кошки в емкости). То есть, если вы ищете признаки жизни, создайте контрольный образец среды, поместите туда имеющийся у вас образец живого организма, а затем наблюдайте за физическими и химическими изменениями в емкости. Велики шансы, что значительные изменения можно будет сопоставить с биологическими процессами. По сути, ученые проекта «Викинг» решили проделать нечто подобное.

Программа проекта «Викинг» была довольно прямолинейной в описании – два орбитальных и два посадочных модуля, которые должны были полететь к Марсу в 1973 году для поисков жизни, – но неожиданно сложной в исполнении. Из-за урезанного бюджета пришлось отложить запуск на 1975 год, что оказалось к лучшему, так как космический аппарат просто не успели бы изготовить в 1973 году без «компромисса между техническими возможностями и надежностью», по словам одного из членов команды, создававшей «Викинг».

Состоящий из четырех частей космический аппарат был оснащен инструментами для фотосъемки, картирования водяного пара, температуры, сейсмологии, метеорологии и так далее, но сердцем миссии было оборудование для биологических исследований. Инженеры, обслуживавшие «Викинг», упаковали три биологические лаборатории общим весом около 9 килограммов в объем, который можно уместить на книжной полке.

Три эксперимента в биологическом блоке строились на одном базовом принципе: нужно закрыть в контейнере с питательной средой небольшое количество марсианского грунта, выдержать в различных условиях, а затем измерить количество выделившихся или поглощенных газов. Эти эксперименты отличались друг от друга подходом к выдерживанию образцов и результатами, которые аппаратура должна была зафиксировать и измерить в качестве доказательств жизни. Посадочные модули «Викинг» также были оснащены рентгеновскими инструментами, способными провести химический анализ почвы, и газовыми хроматографами и масс-спектрографами (ГХМС), которые могли обнаружить и идентифицировать органические компоненты почвы.

Поиски жизни начались на восьмой марсианский день аппарата «Викинг-1» – восьмой сол в местной часовой зоне, 28 июля 1976 года на Земле, – когда посадочный модуль вытянул манипулятор для сбора образцов, пронес его над поверхностью Марса и доставил грунт в контейнер для исследований. Три эксперимента получили свои маленькие доли и приступили к работе. В течение следующих трех дней все три эксперимента дали невероятные результаты. Аппаратура зафиксировала мощное выделение газов – в некоторых случаях практически сразу после помещения марсианского грунта в питательную среду.

Биологи из команды «Викинга» были ошеломлены. Три эксперимента, три положительных результата, три указания на существование жизни… возможных указания. Сигналы о выделении газа были уверенные, но внезапность и их возникновения, и их исчезновения говорила о том, что это скорее звено цепочки химических реакций, а не свидетельство биологического роста. Пришлось проявить осторожность. Открытие жизни где-либо в Солнечной системе имело бы далеко идущие последствия не только для науки, но и для человеческого сообщества в целом. Снова, как и во времена Кеплера, оно могло бы узнать правду о своем месте во Вселенной. Мы бы обнаружили, что раз мы не центр Вселенной, мы – часть явления, общего для всей Вселенной. Мы бы узнали, что жизнь охватывает ее всю. Разумеется, это было бы очень важным открытием.

Никто из команды ученых не хотел торопиться с такими заявлениями. К тому же многие биологи в группе подозревали, что зафиксированные реакции были небиологическими по своей природе. Один из ведущих исследователей команды, Норман Горовиц, довольно четко обозначил свою позицию во время пресс-конференции, посвященной первым положительным результатам его собственного эксперимента. «Я хочу подчеркнуть, – сказал он нетерпеливой группе журналистов, – нет, мы не открыли жизнь на Марсе».

На 23-й сол газовый хроматограф и масс-спектрометр проанализировали образец марсианского грунта и не обнаружили там ни следа органических углеродных соединений. После реакций, проведенных тремя биологическими установками, новый результат поразил исследователей и оживил дискуссию. Ученые ожидали, что ГХМС обнаружит хотя бы какие-то следы органических соединений небиологической природы, таких как включения в метеоритном веществе. Исследователей главным образом заботило, как отличить биологическую органику от небиологической. А теперь, когда ГХМС зарегистрировал полное отсутствие органических соединений в марсианском грунте, поиски жизни на Марсе для некоторых ученых свелись к поиску процессов, которые могли бы примирить столь противоречивые результаты.

3 сентября «Викинг-2» высадился на равнину Утопия, примерно в половине окружности планеты, в 6400 километрах, от места посадки «Викинга-1» и на 25 градусов севернее. Биологические лаборатории и ГХМС вскоре включились и начали работать, исследуя почвы, которые казались слегка более сырыми, чем на равнине Хриса. Результаты биологических экспериментов снова дали положительные результаты, которые снова выглядели последствием химических процессов, а ГХМС не показал никаких следов органического углерода. Опять поднялась шумиха, в которой одни ученые поддерживали биологическое объяснение, другие – химическое. Результаты окончательно обрисовали основную проблему: «Викинги» могли провести четыре и только четыре эксперимента, три из которых указывали на возможное существование жизни, в то время как четвертый – на большую сомнительность первых трех. Если бы образцы грунта находились в земной лаборатории, можно было бы провести десятки дополнительных экспериментов, которые помогли бы разрешить спор. На Земле даже можно было бы непосредственно изучить под микроскопом результаты взаимодействия марсианских почв с питательной средой. Но не на Марсе. По сути, у нас были только противоречивые результаты. Как выразился писатель Леонард Дэвид, «Викинг» полетел на Марс и спросил, есть ли на нем жизнь, а Марс в ответ сказал: «Пожалуйста, переформулируйте вопрос».

Сегодня большинство исследователей – но определенно не все – понимают, что «Викинг» не обнаружил следов жизни. Ученые пришли к выводу, что марсианский грунт богат пероксидами и окислами. Согласно этой теории, результаты как минимум двух экспериментов «Викингов» свидетельствуют о химических реакциях, в которых эти пероксиды участвовали. Неудачи ГХМС в попытке обнаружить углерод на обеих площадках примерно согласуются с пероксидно-окисловой теорией, поскольку пероксиды легко разрушают органические соединения. Но не все разделяют эти взгляды, некоторые предполагают, что, возможно, ГХМС оказался недостаточно чувствительным, чтобы зафиксировать исчезающее малые количества органического вещества, то есть жизнь. Вполне вероятно, что во время экспериментов на «Викинге» такое малое количество спор могло быстро разрастись, превратиться в довольно большую популяцию и дать положительный результат. Внезапное исчезновение положительных сигналов, поданных биологическими лабораториями, может объясняться как исчерпанием имевшегося количества пероксидов, так и чрезмерным ростом популяции организмов, отравляющих себя продуктами собственной жизнедеятельности. Гилберт Левин, ведущий исследователь и разработчик биологического эксперимента, названного «Маркированный выпуск» (Labeled Release), по сей день страстно верит, что его оборудование зарегистрировало проявления марсианской жизни. Через десять лет после высадок «Викингов» Левин напишет: «…после многолетних лабораторных попыток воспроизвести результаты с Марса, используя небиологические способы, мы обнаружили, что выводы научного анализа позволяют заявлять с большей уверенностью: в нашем эксперименте на Марсе были зафиксированы следы жизнедеятельности каких-то организмов. Я выражаю не мнение, а позицию, продиктованную объективной оценкой всех научных данных, имеющих отношение к рассматриваемому вопросу» [2]. Всего на двадцать страниц раньше в том же издании член другой группы биологов Норман Горовиц пишет: «Для некоторых Марс всегда будет необитаемым независимо от доказательств… Не нужно долго искать тех, кто считает, что на Марсе условия как в райском саду: во влажном и теплом климате процветает марсианская жизнь. Однако это все мечты» [3].

Я склоняюсь к тому, что Горовиц слишком суров в своих оценках, а Левин излишне оптимистичен. Разумней всего считать, что «Викинг» не обнаружил жизнь в поверхностных слоях марсианского грунта. Причиной тому отсутствие жидкой воды и как следствие – отсутствие органики, поэтому, несмотря на некоторые аргументы в пользу редко встречающихся спор, кажется, что создать логичную теорию, объясняющую жизненный цикл гипотетических организмов на поверхности Марса, практически невозможно. Более того, поскольку озоновый слой марсианской атмосферы очень тонкий, планета купается в ультрафиолетовом излучении, значительная интенсивность которого позволяет очень эффективно стерилизовать поверхность – уничтожить микроорганизмы. Однако, вопреки мнению Горовица, это не исключает возможность существования микробного «райского сада» под поверхностью Марса. Фактически, если земная жизнь нас чему-то и научила, так это тому, что она процветает не только в райских, но и в адских условиях. Действительно, существуют семейства бактерий, известных как хемотрофы, которые получают энергию из различных неорганических химических соединений, а не из солнечного света (как растения) или из органических питательных веществ (как мы). Маленькая группа, адаптированная к температурам от 70 до 90 °C и счастливо живущая благодаря энергии, выработанной в реакции окисления серы, вероятно, чувствовала себя как дома в суровых условиях подземелья, которые, как показали самые недавние исследования, почти наверняка имеются на Марсе. По всей нашей планете в самых экстремальных условиях, которые только можно представить, ученые обнаружили очень выносливые формы жизни, существующие при очень скудных ресурсах. В Антарктике колонии лишайников процветают внутри лежащих на снегу камней, защищенные от суровых условий слоем пористого песчаника толщиной около сантиметра. Обширные колонии микроорганизмов успешно живут вокруг глубоководных гидротермальных источников, известных как «черные курильщики» и извергающих потоки богатой минералами кипящей воды. Одни организмы процветают только в тепле, другие – только в холоде; некоторые растут только в щелочной среде, иные – только в кислотной; есть такие, которые питаются серой, или железом, или водородом. Жизнь может не только поддерживать себя в экстремальных условиях, но и сохраняться невообразимо долго. В конце 1980-х годов исследовательская группа из Великобритании обнаружила, что колонии устойчивых к соли организмов под названием галобактерии обитают в каменной соли и выживают там месяцами в своих маленьких минеральных домиках. Заинтригованные ученые поехали собирать образцы из естественного подземного солевого отложения, которое образовалось в пермском периоде более 230 миллионов лет назад. Они снова обнаружили маленькие, заполненные жидкостью полости в каменной соли, а в малой части этих полостей (в 6 из 350) нашли жизнеспособные галобактерии, которые можно выращивать в лаборатории после перерыва примерно в 200 миллионов лет [4].

Все создания, большие и маленькие, выживающие в экстремальных условиях, имеют кое-что общее: в их среде есть источник воды, пусть даже и скромный. Тот факт, что на Марсе найдены многие признаки существования воды в далеком прошлом, как на поверхности, так и под ней, позволяет задуматься о существовании на планете жизни, в прошлом или даже сейчас – в каком-нибудь «райском саду», пока скрытом от нас. Условия для такой жизни могут быть найдены в термальных источниках на поверхности (что-то вроде родников), под ней, в зонах подповерхностной вечной мерзлоты, подземных соленых озерах или даже в областях, где происходило испарение воды и остались солевые отложения, подобные земным, служившим домом для бактерий миллионы лет. Многие геологи полагают, что на Марсе как минимум в некоторых местах есть водоносный слой. Его глубина залегания, вероятно, близка к километру. Возможно, жизнь, которая эволюционировала на поверхности планеты в далеком прошлом, когда Марс был теплым и влажным, потом ушла под поверхность. Недавно исследователи из штата Вашингтон открыли вид бактерий, живущих глубоко под землей и существующих за счет энергии, получаемой из реакции между холодной грунтовой водой и базальтом. Кажется, нет причин полагать, что подобные организмы не могли бы так же успешно выживать марсианских глубинах. Дело в том, что живое умеет приспосабливаться к внешним условиям, даже если они такие тяжелые, как на Марсе. Никто не ожидает обнаружить стада восьминогих барсумских коней, скачущих через марсианские дюны. Но жизнь в виде микроорганизмов, прячущаяся в скрытых уголках, – совсем другое дело. Она может существовать сейчас, она могла существовать в прошлом. Чтобы обнаружить ее, придется использовать не только автоматические зонды с их ограниченной подвижностью, ловкостью и чувствительностью.

После «Викингов»

Орбитальные и разведывательные модули программы «Викинг» еще долго продолжали свои научные эксперименты, после того как была завершена биологическая часть программы. Последний сигнал от орбитального модуля «Викинг-2» пришел 25 июля 1978 года, а за ним 11 апреля 1980 года, почти через два года, отключился посадочный модуль второго аппарата. Орбитальный модуль «Викинг-1» послал свой последний сигнал 17 августа 1980 года, а посадочный модуль перестал работать 5 ноября 1982 года.

В рамках советской космической программы в 1988 году были проведены два запуска аппаратов для исследований Марса и его спутника Фобоса. Оба закончились неудачей. Неудачи преследовали каждую советскую или российскую миссию, связанную с Марсом (всего более 16 попыток). Американская космическая программа тоже столкнулась с трудностями. Аппарат «Марс Обзервер» с семью инструментами на борту должен был исследовать планету в течение марсианского года. Миссия позволила бы перевернуть наши представления о Марсе, по крайней мере исследователи надеялись на это. Но за несколько дней до выхода на околомарсианскую орбиту аппарат замолчал. Пытаясь воссоздать обстоятельства случившегося, инженеры предположили, что была повреждена топливная магистраль, когда аппарат приготовился включить двигатели для выхода на орбиту вокруг Марса. Какой бы ни была причина, после семнадцатилетнего перерыва американские исследования Марса, кажется, собирались уйти в глубокую спячку.

К счастью, вместо того чтобы использовать неудачу «Марс Обзервер» как предлог и урезать бюджет марсианской исследовательской программы НАСА, члены Конгресса благосклонно отнеслись к новым исследованиям, основанным на опыте «Викингов». Руководствуясь принципом «быстрее, лучше, дешевле», НАСА изменило структуру многолетней программы изучения Марса из-за провала миссии «Марс Обзервер». Вместо одного крупного космического аппарата Америка планировала запустить к Марсу серию маленьких аппаратов, включающих орбитальные и посадочные модули. Эта программа началась в конце 1996 года с запуска спутника «Марс Глобал Сервейор» (МГС) и миссии «Марс Пасфайндер». «Сервейор», по размеру примерно вдвое меньший, чем «Марс Обзервер», начал картирование Красной планеты с полярной орбиты в марте 1999 года и успешно продолжал это дело до ноября 2006 года. Благодаря данным альтиметрии «Сервейору» удалось обнаружить бассейн, представляющий собой углубленную и относительно некратерированную часть марсианского северного полушария. Эта часть оказалась приблизительно столь же плоской, как земное морское дно, а значит, могла быть дном марсианского океана [5]. Еще более поразительны две фотографии одного и того же кратера (рис. 2.1), которые МГС сделал в 2001 и 2005 годах. На снимках можно увидеть появление нового водяного протока как раз в период между съемками [6]. Такое могло произойти только из-за временного стекания воды по стенке кратера где-то между 2001 и 2005 годами, что доказывает существование на Марсе подповерхностных водоемов с жидкой водой. «Марс Пасфайндер» высадился на Марс 4 июля 1997 года с помощью парашютов, тормозных ракет и воздушных подушек. Пережив несколько скачков со скоростью от 60 до 90 километров в час, «Пасфайндер» выпустил на поверхность Марса маленький ровер, получивший имя «Соджорнер» в честь Соджорнер Трут, боровшейся за отмену рабства. «Соджорнер» два месяца двигался по долине Ареса, которая, вероятнее всего, была прорезана водой, собирал геологические данные и раз за разом обнаруживал скругленные булыжники и группы камней, указывающие на существование здесь в прошлом воды.

Рис. 2.1. Фотографии одного и того же кратера, сделанные орбитальным аппаратом «Марс Глобал Сервейор» (МГС) в 2001 и 2005 годах, демонстрируют водяные подтеки, появившиеся за время между съемками. Подтеки указывают на существование под поверхностью Марса водоносного слоя (фото – Космические научные системы Малин/НАСА)

Американская автоматическая программа по изучению Марса ускорялась, дважды удалось успешно провести запуски в 1996–1997 годах. Тем временем финансовые трудности и злой рок повергли в хаос российскую программу. Попытка русских запустить миссию «Марс-96», в ходе которой планировалось сделать аппарат спутником Марса, а также задействовать две малые научные станции и два прибора для бурения марсианской поверхности, была сорвана из-за аварии ракеты-носителя осенью 1996 года. Это привело к тому, что вторую миссию, «Марс-98», которая должна была доставить на Марс орбитальный аппарат, ровер и аэростат, отложили на неопределенный срок. Русский «Марсоход» превышал бы по размеру американский аппарат «Пасфайндер» и, вместо того чтобы пройти 10 метров от места посадки, мог бы преодолеть около 50 километров. Аэростат, тянущий за собой вереницу инструментов, был разработан французским Национальным центром космических исследований, для того чтобы днем подниматься в марсианскую атмосферу на высоту до 4 километров, а ночью опускаться на поверхность. Аэростат, рассчитанный на десятидневный полет, должен был преодолеть несколько сотен километров. Поскольку российская экономика в следующем десятилетии переживала тяжелые времена, надежда на осуществление миссии таяла, и сейчас ее будущее неизвестно.

Рис. 2.2. Марсианский исследовательский ровер «Спирит», работающий на поверхности Марса (иллюстрация НАСА/ЛРД)

Американская программа исследования Марса также сильно пострадала: осенью 1999 года были потеряны сразу и «Марс Полар Лэндер», и «Марс Клаймэт Орбитер». Первый – из-за проблем с выходом на околомарсианскую орбиту а второй – при маневрировании перед посадкой. НАСА продолжило ускорять работу над десятилетним планом, и в октябре 2001 года удалось успешно вывести на орбиту вокруг Марса «Марс Одиссей». Успешно работающий до сих пор аппарат с помощью системы инфракрасных камер и спектрометр-гамма-лучей составил карту минеральных соединений на марсианской поверхности, при этом среди прочего открыл высокоширотные области размером с континент, где почвы содержат более 60 % воды по весу [7].

После этого успеха НАСА запланировало в середине 2003 года запустить на Красную планету два аппарата среднего размера – марсианские исследовательские роверы. Прибыв на Марс через шесть месяцев, оба марсохода совершили посадку на воздушных подушках в двух сильно удаленных друг от друга точках планеты. Марсоход «Спирит» высадился 3 января 2004 года в кратер Гусева – образование размером со штат Коннектикут в 15 градусах к югу от марсианского экватора. Кратер Гусева привлек внимание ученых, поскольку в его край врезается 900-километровая извилистая долина. Скорее всего, эта долина была проложена руслом реки в далеком прошлом, и однажды через нее кратер мог заполниться водой. «Спириту» предстояло поискать свидетельства этих событий. В итоге «Спириту» пришлось проделать нелегкий путь от места посадки, чтобы отыскать доказательства. Второй ровер, «Оппортьюнити», высадился на три недели позже примерно на противоположной стороне Марса в области плато Меридиана, одного из самых гладких и плоских мест на планете. Разработчики миссии опять ориентировались на свидетельства существования воды, выбирая место посадки. Инструменты на борту «Марс Глобал Сервейор» обнаружили, что эта область богата редким серым гематитом. Оксид железа в форме гематита встречается на Земле и обычно образуется во влажной среде. Когда «Оппортьюнити» стал передавать первые изображения, команда исследователей одновременно была удивлена и восхищена тем, что ровер совершил посадку, заехал в маленький кратер и сел на поверхность напротив обнажения слоистого камня. Более удачное место посадки трудно было и представить.

Рис. 2.3. «Спирит» отбрасывает тень на поверхность Марса (фотографии: Космические научные системы Малин/НАСА)

Миссии каждого из роверов были запланированы на 90 солов. До того как закончилось номинальное время работы, оба аппарата нашли веские доказательства существования жидкой воды в марсианском прошлом. В марте 2004 года научная команда программы марсианских исследовательских роверов объявила, что «Оппортьюнити» нашел убедительные свидетельства тому и в составе, и в морфологии изученных камней. Через несколько дней команда объявила, что «Спирит» открыл отложения соли, остатки древней береговой линии в кратере Гусева. С таким заделом оба ровера активно продолжили работу.

Рис. 2.4. Следы гусениц марсохода «Оппортьюнити» на Марсе: а) вид с марсохода; б) вид с аппарата «Марс Реконнэйсенс Орбитер» (МРО) (фото: Космические научные системы Малин/НАСА)

В течение шести с лишним лет марсоходы продолжали научные исследования, осторожно передвигаясь по поверхности Марса во время марсианских зим, пылевых бурь, невзирая на механические неисправности и временные приступы амнезии. «Спирит» оправдал свое название (в переводе с английского – «дух»), преодолев многочисленные сложности, включая проблемы с правым передним колесом, которое стало плохо работать в июне 2004 года. Роверу приказали дать задний ход, при этом неисправное колесо подрагивало, передвигаясь по гладким участкам поверхности. Инженеры заставляли марсоход очищать камни от пыли и наскакивать на крупные булыжники, исследовали почвы в мельчайших деталях, наблюдали прохождение Фобоса по диску Солнца, запечатлели пылевые смерчи, мчащиеся по поверхности Марса, и даже видели метеоры в небе над планетой. Библиотека необработанных изображений с марсоходов включает невероятное множество снимков: от изумительных панорамных пейзажей до крупных планов мельчайших песчинок. Все кадры можно посмотреть в Интернете, если у вас есть время пролистать более четверти миллиона фотографий [8].

В мае 2009 года колеса «Спирита» проломили корку поверхностного слоя грунта и увязли в рыхлом песке. Из песка марсоход вызволить не удалось, и НАСА объявило «Спирит» стационарной научной платформой. За время, проведенное на Марсе, аппарат преодолел 7730 метров пути. Сотрудники команды изучили грунт, в котором застрял «Спирит», и детальный анализ разрытых слоев снова указал на то, что в прошлом на Марсе могла существовать вода. Чуть меньше чем через год ровер замолчал, последняя передача сигнала состоялась в марте 2010 года. Тем временем «Оппортьюнити» продолжал работать. Жизнестойкий двойник «Спирита» годами колесит от одного удивительного объекта к другому. На конец 2010 года он проделал больше половины пятнадцатикилометрового пути к кратеру Индевор. Если он переживет еще одну зиму и если марсианские ветра сдуют пыль с его солнечных батарей, «Оппортьюнити» продолжит поездку.[10] Несмотря на те впечатляющие достижения роверов, самым большим успехом все же нужно считать тот факт, что благодаря этим открытиям НАСА смогло в чем-то убедить Конгресс США. В марте 2009 года он единогласно выразил одобрение работе марсоходов, признавая «…успешность и значимый научный вклад марсианских исследовательских роверов НАСА».

В 2004 году поверхности Марса достиг первый европейский зонд. В рамках амбициозной миссии «Марс Экспресс» на Красную планету были отправлены французско-итальянский орбитальный аппарат и английский посадочный модуль «Бигль II». Хотя «Бигль II» разбился при посадке, орбитальный модуль функционировал успешно, передавая на Землю огромное количество данных, включая информацию об обнаружении следовых количеств метана в марсианской атмосфере [9]. Сначала они казались спорными, но теперь их достоверность окончательно подтверждена. В 2009 году команда исследователей из центра полетов имени Годдарда НАСА объявила, что удалось не только подтвердить наличие метана в атмосфере Марса на основании наблюдений, сделанных на поверхности планеты, но и обнаружить многочисленные «плотные шлейфы» газа, которые появляются при потеплении весной и летом. Эти струи газа, обнаруженные в северном полушарии Красной планеты, были видны над областями, которые имеют отметины, характерные для древнего подпочвенного льда или текущей воды [10].

Рис. 2.5. «Марс Реконнэйсенс Орбитер» (рисунок предоставлен НАСА/ЛРД)

Была и еще более интригующая новость: исследовательская группа узнала, что на Марсе действует некий механизм, который удаляет метан из атмосферы с такой высокой скоростью, какую нельзя объяснить только фотохимическим разрушением под действием ультрафиолета. Что-то разрушает газ не за столетия, а всего за четыре земных года или даже за шесть месяцев. То есть наличие метана в современной марсианской атмосфере показывает, что где-то на Марсе должен быть источник, где вырабатывается метан, и этот источник действует сейчас. Такое явление может объясняться биологическими или гидротермальными геологическими процессами, а значит, либо на Марсе есть жизнь, либо как минимум под поверхностью есть условия, подходящие для жизни. Таким образом, если бы исследователи пробурили породы и взяли образец среды, в которой выделяется метан, они, с высокой вероятностью, нашли бы там живые организмы. Изучая их в своей лаборатории, астронавты смогли бы определить, подчиняется ли марсианская жизнь тем же биохимическим процессам, что земная, или развивалась совсем иначе. Вся жизнь на Земле – будь то грибы, люди, крокодилы или бактерии – существует благодаря сходным биохимическим процессам, в которых задействованы одни и те же аминокислоты, и методу передачи структурной информации от поколения к поколению через РНК и ДНК. Но должна ли жизнь подчиняться тем же правилам во всех уголках Вселенной? Или же мы – один из примеров среди огромного множества возможностей? Эти вопросы ключевые для понимания жизни вообще. Открытие метана станцией «Марс Экспресс» подсказывает, что ответы могут ожидать нас на Красной планете.

Аппарат НАСА «Марс Реконнэйсенс Орбитер» (МРО) был выведен на орбиту в 2006 году. Он начал картировать Марс, используя камеру, которая позволяла непосредственно видеть «Спирит» и «Оппортьюнити» из космоса и управлять ими на маршруте. С помощью фотографий, сделанных МРО, мы можем отобрать для высадки аппаратов места, где нет булыжников, чтобы обеспечить безопасность будущих исследователей, автоматических или живых. В 2008 году «Феникс», названный так потому, что его построили из запасных частей, оставшихся после неудачной программы «Марс Полар Лэндер» 1999 года, сумел все-таки успешно высадиться на северный полюс Марса. С тех пор как Кристиан Гюйгенс открыл яркие полярные шапки Марса в 1672 году, их состав был предметом научных споров. «Феникс» обнаружил чистый водяной лед, решив вопрос раз и навсегда, по крайней мере для северного полюса Марса.

Рис. 2.6. Марсианская научная лаборатория «Кьюриосити» (рисунок предоставлен НАСА/ЛРД)

Следующей миссией НАСА, которую собирались отправить на Марс, была «Марсианская научная лаборатория» («Марс Science Laboratory»). Сейчас она переименована в «Кьюриосити» (по-русски «любопытство») по предложению двенадцатилетней жительницы Канзаса Клары Ма), запуск запланирован на ноябрь 2011 года, а высадка на Марс – на август 2012 года.[11] «Кьюриосити», питаемый радиоизотопным генератором, который позволит ему работать вне зависимости от количества солнечного света или времени года, будет нагружен научной аппаратурой в 11 раз больше, чем «Спирит» или «Оппортьюнити», и сможет путешествовать намного дальше и быстрее. Уровень технической оснащенности (и финансовых вложений) можно оценить по данным из табл. 2.1, в которой сравниваются «Кьюриосити» и его предшественники – марсианские исследовательские роверы.

Таблица 2.1. Сравнение «Кьюриосити» с марсианскими исследовательскими роверами «Спирит» и Оппортьюнити»

«Кьюриосити» будет оснащен комплексом камер, позволяющих создавать полноцветные трехмерные фотографии и фильмы. Камеры были разработаны специалистами по изображениям из космического научного центра Малин при участии создателя «Аватара» Джеймса Кэмерона. Роботизированная рука «Кьюриосити» будет оснащена микроскопом, который позволит увидеть останки микроорганизмов, если они обнаружатся в исследуемых камнях и почвах. Также на марсоходе будет установлен лазер от лаборатории Лос-Аламос, способный испарять камни на расстоянии до 7 метров, и французский спектрометр для изучения химического состава полученного пара. Дополнительные инструменты для определения элементного и минералогического состава образцов грунта включают канадский рентгеновский спектрометр на α-частицах, российский нейтронный спектрометр и американский прибор, использующий в своей работе рентгеновскую дифракцию и флуоресценцию, для изучения химического и минералогического состава образцов. Также «Кьюриосити» будет оборудован газовым анализатором, разработанным совместно с Французским космическим агентством (CNRS), который будет не только искать в марсианской атмосфере следы органических газов, таких как метан, но и определять на основании изотопного состава, имеет газ геохимическое или биологическое происхождение. Испанский метеорологический блок позволит измерять атмосферную влажность, давление, скорость ветра и его направление, температуру воздуха и почвы, а также уровень ультрафиолетового излучения. И кроме того, «Кьюриосити» оборудован американо-германским прибором RAD, который будет измерять и давать характеристику спектру излучения марсианской поверхности для подготовки к появлению людей-исследователей.

Таким образом, «Кьюриосити» обещает быть значимой, но рискованной миссией, поскольку НАСА пренебрегло стратегией использования множества маленьких зондов вместо одного большого после неудачного запуска «Марс Обзервер». Действительно, в 2008 году, еще задолго до запуска «Кьюриосити», когда программа марсианских исследований уже была близка к провалу, научный руководитель НАСА смалодушничал и попытался поставить на миссии крест, основываясь на прогнозе о 20 %-ном перерасходе средств (после того как 80 % суммы уже израсходовали).

Дело спасли только бурная ответная реакция защитников миссии, среди которых был и я, и решительный настрой строгого руководителя НАСА Майкла Гриффина, готового взять всю ответственность на себя. Итак, нам всем остается ждать, затаив дыхание, когда «Кьюриосити» будет проходить взлетное и посадочное испытания огнем.

Рис. 2.7. Копии трех поколений марсианских роверов выставлены в Лаборатории реактивного движения. В центре – маленький «Соджорнер», который высадился на Марс в 1997 году. Слева – один из марсианских исследовательских роверов («Спирит» или «Оппортьюнити»), которые оказались на Марсе в 2004 году. Справа – «Кьюриосити», прибывший на Марс в 2012 году (рисунок предоставлен НАСА/ЛРД)

Также в расписании полетов на 2011 год стоял запуск совместной российско-китайско-финской миссии «Фобос-Грунт».[12] Запуск был произведен с космодрома Байконур с использованием украинской ракеты-носителя «Зенит». Планировалось, что в миссии будут задействованы первый китайский межпланетный орбитальный зонд «Инхо-1» (созданный для изучения ионосферы и магнитосферы Марса), два финских метеорологических посадочных модуля «Метнет» (так-то, страны, не стремящиеся быть космическими державами!),[13] а также российский модуль, который должен был высадиться на Фобос, изучить его с помощью российско-китайского набора инструментов, собрать образцы грунта и вернуться с ними на Землю. Если бы миссия оказалась успешной, она стала бы первой межпланетной кампанией по сбору образцов грунта, которая могла бы проторить дорогу для последующих российских проектов по сбору проб с астероидов, комет и спутников далеких планет.

В ближайшие годы планируется еще некоторое количество автоматизированных миссий, в том числе миссия НАСА под названием MAVEN (Марс Atmosphere and Volatile EvolutioN – «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») для изучения ионосферы и атмосферы Марса, запланированная на 2013 год,[14] и запуск аппарата «Марс Сайенс Орбитер» (Mars Science Orbiter) 2016 года – его задачей будет поиск метановых шахт, которые могут привести нас к местам под поверхностью Марса, где теплится жизнь. Также на 2016 год запланировано появление роверов-близнецов ExoMars («Экзомарс»).[15] Их совместно разрабатывают НАСА и Европейское космическое агентство (ЕКА) как часть их общей инициативы по исследованию Марса. Эти аппараты будут искать следы прошлой или настоящей жизни на поверхности Красной планеты.[16] В стадии обсуждения находится множество дополнительных будущих миссий, включая Mars Aerial Platform («Марс Эриал Платформ», МЭП), которая разработана мной и моими коллегами по «Мартин Мариетта».[17] МЭП – проектный вариант малобюджетной миссии, которая передаст на Землю десятки тысяч фотографий марсианской поверхности в высоком разрешении, проанализирует и проведет картографирование глобальной циркуляции атмосферы, а также изучит поверхность и подповерхностные слои Марса с помощью методов дистанционного зондирования. В основе миссии лежит высокотехнологичный вариант очень простой идеи – использования воздушных шаров. МЭП будет работать следующим образом: одна ракета-носитель серии «Дельта» доставит полезную нагрузку МЭП на траекторию, ведущую к Марсу. Полезная нагрузка будет состоять из космического аппарата с восемью капсулами, в каждую из которых упакованы воздушный шар, оборудование для развертывания и корзина, несущая научную аппаратуру. За десять дней до прибытия на Марс космический аппарат, вращаясь как волчок, выпустит капсулы в направлениях, которые гарантировали бы их посадку на больших расстояниях друг от друга. По мере того как каждая капсула начнет снижаться, проходя через атмосферу, раскроется парашют, который замедлит капсулу для подхода к точке, в которой можно надуть шар. Каждый из них будет изготовлен из широкодоступного материала – капрона, толщиной всего 12 микрон – одна треть толщины стандартного пластикового мешка для мусора. Несмотря на кажущуюся легкость, эти шары окажутся удивительно прочными. В таком нейлоне отсутствуют поры, а значит, шары из него не будут пропускать наружу заполняющий их газ и смогут сохранять форму не в течение нескольких дней, а хотя бы несколько месяцев. После надувания шаров парашют, капсула и вспомогательное снаряжение отстреливаются, обеспечивая метеорологическому оборудованию мягкую посадку на марсианской поверхности. Теперь свободные от постороннего оборудования шары начинают странствие над Марсом, которое может продлиться сотни дней.

Шары диаметром 18 метров будут парить над Марсом на высоте 7–8,5 километра и, в отличие от французского воздушного шара, который проектировался для аппарата «Марс-98», смогут оставаться на этой высоте и днем, и ночью. Такую возможность обеспечивают новый материал и компактные размеры (благодаря очень легкой корзине). Воздушные шары получатся достаточно крепкими, поэтому, когда давление газа внутри шаров будет возрастать из-за дневного нагрева, они смогут удержать газ, не стравливая его. А если не нужно спускать газ днем, то нет никакой необходимости сбрасывать балласт в ночное время, поэтому такие шары могут почти вечно находиться на постоянной высоте. Согласно современной модели движения марсианской атмосферы предполагается, что ветры будут сносить воздушные шары в первую очередь по направлению запад-восток примерно на 50–100 километров за час. При таких скоростях каждый шар может облетать Марс кругом каждые десять-двадцать дней, и, предполагая, что среднее время жизни шара составляет сто дней (если считать с запасом), мы вправе ожидать, что шар обогнет Марс по меньшей мере четыре раза. Каждый шар будет нести 8 килограммов инструментов: научную аппаратуру для исследования атмосферы, приборы для записи и передачи данных, аккумулятор, панель солнечной батареи и самый ценный груз – фотоаппаратуру. Фотографическая система будет состоять из двух наборов оптики: для изображений высокого и среднего разрешения. Сделанные с их помощью снимки в значительной степени расширят наши представления о марсианский геологии, кроме того, они позволят нам выбрать посадочные площадки для будущих миссий и области для поиска прошлой или настоящей марсианской жизни. Лучшие изображения, полученные с орбитального модуля «Викинг», позволяли различить на поверхности Марса детали размером с бейсбольную площадку, изображения с «Марс Глобал Сервейор» – детали размером с большой автомобиль, качество изображений с МРО позволяет найти ровер «Оппортьюнити», а камеры МЭП позволят обнаружить детали размером с кошку (но это не означает, что мы увидим марсианских кошек). Каждые пятнадцать минут в дневное время камеры на каждом шаре одновременно будут делать два снимка: один черно-белый высокого разрешения, а другой цветной умеренного разрешения с центром в той же области (последняя фотография поможет определить местоположение участка, снятого камерой высокого разрешения, на карте планеты). МЭП передаст на Землю ошеломительное количество фотографий. Каждые сто дней флот из восьми шаров будет облетать Марс, а МЭП будет пересылать 32 тысячи фотографий высокого разрешения и столько же снимков общих планов с разрешением выше, чем у лучших изображений, переданных «Викингом».

МЭП обрушит на нас лавину научных данных, которые изменят наши представления о марсианской геологии и метеорологии, геоморфологии и поведении атмосферы. Инженеры и ученые получат данные, которые помогут им разрабатывать новые миссии, определять места для биологических исследований и вероятные источники воды. Но наибольшая польза от МЭП будет наименее осязаема: я говорю о влиянии на интеллектуальную деятельность человечества в целом.

Сегодня, почти через пятьсот лет после Коперника и Кеплера, Браге и Галилея, большинство людей до сих пор считают, что Земля – единственный мир во Вселенной. Другие планеты остаются всего лишь светящимися точками, чьи перемещения по ночному небу интересны немногим избранным, абстракциями из школьного учебника. Камеры миссии МЭП предлагают человечеству взглянуть на другую планету так, как никогда не смотрели раньше. С их помощью мы увидим Марс в эффектном разнообразии: его огромные каньоны, исполинские горы, его высохшие озера и русла рек, его каменистые равнины и ледяные поля. Мы увидим, что Марс – действительно другой мир, уже не абстрактное понятие, а возможная цель путешествия. И точно так же, как Новый Свет привлекал и очаровывал моряков здесь, на Земле, Марс поманит новое поколение путешественников, поколение, готовое построить корабли, паруса которых наполнит космический ветер.

Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 256; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!