Планета Марс. Фото, зроблене апаратом Viking-1 1980 року-Джерело зображення: nssdc.gsfc.nasa.gov
Марс століттями залишався планетою загадок. Але 20 липня 1976 року він уперше перестав бути лише світлою цяткою в телескопі. Космічний апарат "Вікінг-1" успішно приземлився на його поверхні, відкривши нову епоху в дослідженні Сонячної системи. Як, власне, готували цю місію? Що побачили вчені? І чому її результати досі викликають дискусії? Що відбулося 50 років тому?
Справді, сьогодні маємо цікаву й знакову дату для дослідження Марса. Саме 50 років тому відбулася посадка на його поверхню космічного апарата "Вікінг-1". Сам апарат складався з двох частин – орбітального та посадкового модулів. Посадковий модуль здійснив м'яку й успішну посадку. Саме вона вважається першою успішною посадкою на поверхні Марса. Хоча за чотири, майже п'ять років до того також була перша м'яка посадка: радянський зонд здійснив її, але пропрацював менше ніж 20 секунд і внаслідок технічних збоїв просто перестав виходити на зв'язок. Тобто він не встиг передати жодної корисної інформації за ті кілька секунд, поки був на зв'язку з поверхні Марса. Тому "Вікінг-1" вважається першим справжнім досягненням людства на поверхні сусідньої планети – Марса. Саме цим він і відзначився.
От коли ми говорили про Місяць, про інші планети, виникало питання: чому людство свого часу вирішило дотягнутися до Місяця? І так само – чому вирішило дотягнутися до Марса? Як планувалася ця місія?
Це доволі комплексне питання. Місяць – це логічно, бо це найближче до Землі небесне тіло. Принаймні постійно, якщо не брати до уваги якісь астероїди, які можуть пролітати значно ближче, ніж Місяць. Тому саме Місяць став першим кроком людства в дослідженні інших небесних тіл Сонячної системи. А Марс – мабуть, тому, що це одна з найближчих до Землі планет. Якщо говорити саме про планети, то на найближчу відстань до Землі підходить Венера, а потім – Марс. Тобто саме ці дві планети були логічним наступним кроком у дослідженні планет. Бо Місяць, як ми сьогодні знаємо, – це майже безатмосферний світ, у якому немає ні води, ні звичної для нас атмосфери. А Марс і Венера – це планети, які мають атмосферу, на поверхні яких відбуваються певні процеси. Більше того, якщо згадати ще телескопічні дослідження Марса, які проводили до початку космічної ери, то відкриття, зроблені за допомогою наземних телескопів, свідчили про можливі складні процеси на його поверхні. Дехто навіть стверджував, що це можуть бути прояви позаземного, марсіанського життя. Особливо популярною ця ідея була в першій половині ХХ століття, починаючи зі спостережень Скіапареллі. Відомий американський астроном Ловелл також багато зробив для популяризації думки про те, що Марс, можливо, має життя і що ми бачимо певні прояви навіть розумного життя на його поверхні. Йшлося про ті самі канали, які нібито зникали, з'являлися знову, формувалися нові, і так далі. Тому Марс був цікавий саме з цієї точки зору. А головна причина – він поруч. Якби Марс перебував на відстані Плутона, то, очевидно, до нього навряд чи полетіли б першим. Найімовірніше, людство спершу досліджувало б найближчу планету. Інший важливий аспект полягає в тому, що Земля, як ми знаємо, перебуває в так званій зоні життя навколо зорі. І Венера, і Марс розташовані поблизу цієї зони життя. Тобто це дві планети, на яких потенційно могли б існувати форми життя, близькі до земних. Принаймні теоретично певні органічні форми життя могли б існувати і на Венері, і на Марсі. Тому дослідження цих двох планет було цікавим не лише з точки зору вивчення наших найближчих сусідів, а й з точки зору пошуку життя на інших планетах. Забігаючи трохи наперед, життя ні на Марсі, ні на Венері досі не відкрили. Тож це питання й надалі потребує дослідження.
Пане Володимире, чи справді США та СРСР змагалися за першість у дослідженні Марса?
Так, певне змагання було. Можливо, воно було не настільки формальним. Якщо ми говоримо про програму "Аполлон", то це було чітке політичне гасло: ми першими полетимо, першими доставимо людину на поверхню Місяця. А дослідження Марса і Венери – сьогодні ми більше говоримо саме про Марс – радше були сферою неформального суперництва. Якщо говорити про результати цього змагання, то американська програма перемогла майже всуху. Радянська сторона мала лише окремі успіхи: кілька модулів змогли пролетіти повз Марс, залишаючись у працездатному стані.
Чому саме "Вікінг"? Як узагалі називають космічні місії?
Це цікаве питання. Справді, місії називають по-різному. Наприклад, кілька попередніх доволі успішних місій до Марса належали до серії "Марінер". Це була не лише програма дослідження Марса, а ціла серія космічних апаратів, які вивчали Марс, Венеру, а один із "Марінерів" навіть дістався Меркурія. Так історично склалося. А вже у 70–80-х роках місіям почали давати цікавіші назви, пов'язані з історичними подіями чи постатями. Наприклад, "Вікінг" – на честь вікінгів, дослідників північних морів. Якщо згадати фотографії чи відео з Центру керування польотами, то дехто навіть носив ті класичні, хоч нині й не зовсім історично достовірні, шоломи з рогами. Це був своєрідний символічний зв'язок між космонавтикою, дослідженням Марса та історією. Зараз, якщо говорити насамперед про місії NASA, назви обирають у межах відкритих конкурсів. Оголошують конкурс на назву майбутньої місії: ми плануємо летіти на Марс, Юпітер чи кудись іще – надсилайте свої пропозиції. Як правило, такі конкурси проводять серед школярів. Це велика ініціатива, спрямована на популяризацію науки, техніки та сучасних досягнень серед молоді. Школярі готують проєкти, пояснюють, чому пропонують саме таку назву місії. Проводять конкурси, змагання, читають лекції, надають інформаційні матеріали. Це додатковий поштовх до зацікавлення молодого покоління дослідженням космосу. Тому такі відомі назви, як Perseverance, Spirit і Opportunity, які отримали марсоходи, – це саме переможці шкільних конкурсів. Якщо пам'ятаєте, свого часу подібний конкурс оголошували й в Україні. Тоді обирали назву для криголама, який працює з антарктичною станцією "Академік Вернадський". Саме так з'явилася назва "Ноосфера". Це теж був результат відкритого конкурсу. Можливо, колись ми оголошуватимемо такі конкурси і для наших космічних апаратів.
А сьогодні повернімося до "Вікінгів" та їхні технічних характеристик. Що це були за апарати? Чим вони були оснащені? Як вони злітали? Хто їх готував? І чи доречно, певно, порівнювати їх із радянським апаратом, який так і не встиг передати якісь сигнали?
Порівнювати, мабуть, можна будь-які космічні апарати, які летять принаймні в напрямку однієї планети або повинні здійснити посадку. Але "Вікінг" не будувався на порожньому місці. Хоч це була надзвичайно дороговартісна програма, вона коштувала, якщо мені не зраджує пам'ять, близько мільярда, а можливо, й більше доларів того часу, тобто 50 років тому. У сучасних цінах це вже в кілька разів більше. Тобто це була надзвичайно дорога місія. Але вона не виникла на порожньому місці. Як ми вже говорили, була програма "Марінер" – серія космічних апаратів. І якраз перші "Марінери", які долетіли до Марса й передали знімки, стали надзвичайно великим розчаруванням для науковців, і, мабуть, не тільки для них, а й для всього людства. Бо "Марінер-4" і "Марінер-5" показали, що на Марсі є лише пустеля, кратери й нічого більше. Але місія "Марінер-9" уже провела детальніше дослідження поверхні. Це був не пролітний апарат: він вийшов на орбіту й передав велику кількість відносно якісних фотографій. На них учені побачили – і ми теж можемо це побачити, адже всі ці дані відкриті в інтернеті, – зображення русел річок, тобто не самі річки, а ніби пересохлі русла. Побачили каньйони, вулкани – тобто щось схоже на земний ландшафт.
Саме результати "Марінера-9", мабуть, стали одним із найважливіших аргументів, щоб підштовхнути подальші дослідження. Вчені й інженери завжди можуть запропонувати: давайте дослідимо ще щось цікаве. Бо й сьогодні не можна сказати, що Марс добре вивчений – ми лише починаємо його досліджувати й розуміти. А тоді було важливо переконати уряд Сполучених Штатів Америки профінансувати створення нового проєкту. І самі "Вікінги" багато в чому створювалися саме на основі "Марінера-9". Орбітальний модуль "Вікінга" був, по суті, дещо збільшеним варіантом космічного апарата "Марінер-9". Відповідно, на його борту були класичні камери, які могли з гарною для того часу роздільною здатністю фотографувати поверхню Марса. Для свого часу це були надзвичайно якісні зображення. Звісно, сьогодні, через 50 років, вони здавалися б дуже поганими. Це не Full HD і навіть не 640×480 пікселів. Але тоді це була справді передова техніка. Також були різноманітні інфрачервоні прилади, які дозволяли досліджувати атмосферу, намагалися визначити її хімічний склад, адже до того моменту він був достеменно невідомий. Було відомо лише, що вона містить вуглекислий газ. Також проводилися радіоексперименти. Загалом завдання орбітального модуля полягало в тому, щоб вийти на орбіту навколо Марса й виконати зйомку поверхні. Якщо згадати, як здійснювалася посадка «Вікінгів», то спочатку орбітальний модуль фотографував поверхню, знаходив придатне місце для посадки, а вже після цього відбувалося відокремлення другої частини космічного апарата – посадкового модуля, який і здійснював посадку на поверхню Марса. Саме посадковий модуль був унікальною розробкою, адже до того подібних космічних апаратів ще не створювали. І, мабуть, значна частина вартості всієї програми припадала саме на нього. Проблема полягала не лише в тому, що інженери НАСА та відповідних лабораторій мали розробити нові прилади. Вони повинні були зробити їх компактними. Треба враховувати, що 50 років тому не існувало таких камер, як сьогодні. Якщо пригадати хоча б комп'ютери – вони займали цілу кімнату. Або телевізійні камери в студіях, величезні, понад метр завдовжки.
А тут було обмеження: усе обладнання мало важити максимум близько 100 кілограмів. Одну камеру ще можна поставити, але ж потрібне й живлення, а вона споживає багато електроенергії. Усе це вимагало створення унікальних пристроїв, які були б компактними, працювали б за невеликого енергоспоживання. Хоч на посадкових модулях використовували спеціальні плутонієві батареї, вони теж не забезпечували великої потужності. За кілька років інженерам вдалося це реалізувати. Це було найкраще, що людство могло створити на той момент. Ці пристрої мали не просто виконати свою роботу. Вони повинні були пережити майже річну подорож до Марса – близько десяти місяців, потім посадку, а після цього ще й працювати в екстремальних марсіанських умовах: коли вночі дуже холодно, а вдень – просто холодно. І працювати не один місяць. Як бачимо за результатами, вони пропрацювали значно довше за заплановані 90 днів. А "Вікінг-1", який рівно 50 років тому успішно здійснив посадку, працював на поверхні Марса майже шість років. І навіть є кумедна історія про те, чому він припинив роботу: причиною стала помилка керування.
Ви сказали, що потрібні були певні елементи живлення, і вони були. Але чи розроблялися якісь нові технології? Чи використовувалися тоді щось на кшталт сонячних панелей?
Сонячні панелі на той момент уже існували, і не один рік. Орбітальні модулі якраз і були оснащені сонячними панелями, адже основне енергоживлення орбітального модуля, як і більшості сучасних космічних апаратів – навколоземних і тих, що летять до Марса, – забезпечується за рахунок сонячного випромінювання. Тобто використовувалися класичні для космосу сонячні батареї, які можуть працювати там досить довго, хоча вони теж деградують, можливо, навіть швидше, ніж на Землі. А от посадковий модуль, через те що він сідав на поверхню Марса і мав обмеження за розмірами та масою, було вирішено оснастити радіоізотопними термоелектричними генераторами, які виробляють електроенергію. Такі елементи, як правило, використовують і зараз для дослідження планет, що розташовані дуже далеко, наприклад, за межами орбіти Юпітера. До Юпітера нині вже долітають апарати з величезними сонячними батареями, а от польоти до Плутона можливі лише з радіоізотопними елементами, оскільки на таких відстанях кількість сонячної енергії надзвичайно мала. Інакше потрібна була б сонячна батарея розміром із футбольне поле, а технічно запустити конструкцію такої маси неможливо. Саме це дозволило посадковим модулям працювати незалежно від Сонця. Вони могли працювати зранку, коли Сонце лише сходило, могли проводити спостереження вночі, коли сонячного випромінювання не було. Крім того, вони могли постійно підігрівати обладнання, адже техніці непросто працювати в таких температурних умовах. Якщо подивитися навіть на звичайний мобільний телефон чи комп'ютер, то всюди зазначений діапазон температур, за яких їх можна використовувати. І, мабуть, усі знають із власного досвіду, що на морозі акумулятор розряджається швидше. Але якщо в нас ідеться про мінус 10 чи мінус 15 градусів, то на Марсі це може бути мінус 70. Такі температури можуть призвести до виходу обладнання з ладу, тому окремі його частини потрібно підігрівати. А для цього потрібна енергія. Коли поруч є постійне джерело енергії, це значно зручніше. І, мабуть, саме завдяки цьому у 70–80-х роках вдалося забезпечити роботу посадкових модулів на поверхні Марса протягом шести років. Саме завдяки радіоізотопному генератору.
