Космос

Мыслимо ли – на самом деле, а не в фантазиях – попасть с Джоном Картером в марсианское королевство Гелиум? Можем ли мы одним прекрасным летним вечером по дороге, озаренной светом двух стремительных лун Барсума, отправиться в рискованную научную экспедицию? Пусть даже все выводы Лоуэлла о Марсе, включая существование пресловутых каналов, совершенно несостоятельны, все равно его описание планеты сделало по меньшей мере одно полезное дело. Оно заставило целое поколение людей (и я из их числа) поверить в реальность исследования планет и задаться вопросом: а не сможем ли мы сами однажды полететь на Марс? Джону Картеру только и потребовалось, что выйти в чистое поле, воздеть руки и проникнуться страстным желанием. Помню, что в детстве я потратил многие часы, околачиваясь в поле, решительно протягивая руки и обращаясь к тому, что я считал Марсом, с просьбой доставить меня туда. Ничего не получалось. Должен был найтись иной путь.

Подобно организмам, машины эволюционируют. Ракеты, как и приводивший их в движение черный порох, впервые появились в Китае, где использовались для церемониальных нужд и для украшения празднеств. Завезенные около XIV столетия в Европу, они нашли применение в военном деле. В конце XIX века школьный учитель из России Константин Циолковский предложил использовать их для межпланетных перелетов, а американский ученый Роберт Годдард первым стал всерьез работать над задачей высотных полетов [87] . Во время Второй мировой войны почти все усовершенствования Годдарда воплотились в немецкой военной ракете V-2 («Фау-2»), а кульминацией этих работ стал запуск

87

Как считает историк авиации И. Я. Шатоба, черный порох и «увеселительные огни» (т. е. ракеты) появились на Руси в XII в. В 1613 г. польский военный архитектор В. Себиш в своем сочинении «Ручное производство оружия» привел чертежи многоступенчатых ракет, а в 1649 г. французский поэт и писатель Сирано де Бержерак в книге «Иной свет, или Космическая история о государствах и жителях Луны» писал о транспортной многоступенчатой ракете, используемой для перелетов с Земли на Луну. Несмотря на это традицией стало приписывать приоритет в этих вопросах К. Э. Циолковскому. Р. Годдард так и не создал своей высотной ракеты, но ему принадлежит приоритет в запуске ракеты с жидкостным ракетным двигателем. «Фау-2» не была продолжением работ Годдарда. Немцы шли своим путем и в «Фау-2» использовали идеи своего соотечественника Оберта. – Пер.

(Материал предоставлен историком космонавтики А. Железняковым.)в 1948 году двухступенчатой ракеты V-2/WAC Corporal, достигшей беспрецедентной по тем временам высоты 400 километров. В 1950-х годах инженерные разработки под началом Сергея Королева в Советском Союзе и Вернера фон Брауна в Соединенных Штатах, которые финансировались ради создания систем доставки оружия массового поражения, привели к запуску первых искусственных спутников. Дальнейший прогресс был стремительным: пилотируемый орбитальный полет, облет Луны и первая высадка человека на ее поверхность, посылка автоматических межпланетных станций к планетам Солнечной системы и за ее пределы. Многие государства уже запустили собственные космические аппараты, в числе этих стран Великобритания, Франция, Канада, Япония, а также Китай [88] – страна, где впервые была изобретена ракета.

88

Космическими считаются страны, обладающие собственными технологиями создания космических носителей. Таковыми являются (в порядке «поступления»): Россия, США, Франция, Япония, Китай, Великобритания, Индия и Израиль. Канада собственных носителей не имеет. Запуски купленных аппаратов, так же как и полеты космонавтов на американских и российских кораблях, в круг космических держав их обладателей не вводят. – Пер. (Материал предоставлен А. Железняковым.)

Прежде всего космические ракеты, как мечталось Циолковскому и Годдарду (который в молодости читал Уэллса и слушал лекции Персиваля Лоуэлла), призваны были послужить орбитальными научными станциями для наблюдения Земли с большой высоты и зондами для поиска жизни на Марсе. Обе эти мечты нашли сегодня свое воплощение.

Представьте себя пришельцем с какой-то другой, совершенно чуждой нам планеты, который приближается к Земле, не ведая, что его ожидает. Чем ближе планета, тем отчетливее вид, тем яснее проступают все более и более тонкие детали. Обитаема ли она? В какой момент вы сможете ответить на этот вопрос? Если здесь есть разумные существа, то, вероятно, они создали инженерные сооружения, имеющие контрастные элементы размером порядка нескольких километров, сооружения, хорошо различимые, когда оптические системы и расстояние до Земли обеспечат километровое разрешение. Однако на этом уровне детализации Земля выглядит совершенно пустынной. В местах, которые мы зовем Вашингтоном, Нью-Йорком, Бостоном, Москвой, Лондоном, Парижем, Берлином, Токио и Пекином, нет никаких признаков жизни – разумной или нет. Если на Земле и существуют разумные существа, они не слишком сильно изменили ее ландшафт, не создали регулярного геометрического рисунка, заметного при километровом разрешении.

Но когда мы десятикратно увеличиваем разрешение и начинаем видеть детали размером около сотни метров, ситуация меняется. Многие места на Земле как бы кристаллизуются вдруг, обнаруживая сложный рисунок из квадратов и прямоугольников, прямых линий и кругов. Это и есть инженерные артефакты разумной жизни: дороги, автострады, каналы, сельскохозяйственные угодья, городские улицы – узор, открывающий два родственных человеческих пристрастия – к евклидовой геометрии и к защите своей территории. В этом масштабе разумную жизнь можно обнаружить и в Бостоне, и в Вашингтоне, и в Нью-Йорке. А при десятиметровом разрешении впервые становится видно, до какой степени в действительности преобразован ландшафт. Люди изрядно потрудились. Это видно на снимках дневной стороны планеты. В сумерках и ночью взгляду открываются другие вещи: факелы нефтяных скважин в Ливии и Персидском заливе, глубоководная подсветка, используемая японским рыболовным флотом для промысла кальмаров, огни больших городов. А если в дневное время мы увеличим разрешение так, чтобы видеть объекты размером около метра, то сможем, наконец, разглядеть отдельные живые организмы – китов, коров, фламинго, людей.

На Земле разумная жизнь прежде всего проявляет себя в геометрической правильности созданных ею конструкций. Если бы сеть каналов Лоуэлла действительно существовала, то вывод о присутствии на Марсе разумных существ напрашивался бы почти неизбежно [89] . Для того чтобы по фотографиям, пусть даже полученным с орбиты, можно было выявить жизнь на Марсе, ей надлежит в значительной мере преобразовать поверхность планеты. Технические цивилизации, сооружающие каналы, должны обнаруживаться без труда. Но за исключением одного-двух загадочных образований ничего подобного не удается разглядеть в изобилии деталей поверхности Марса на изображениях, полученных беспилотными космическими аппаратами. Как бы то ни было, существует широкий диапазон других возможностей – от крупных животных и растений до микроорганизмов, ископаемых форм жизни и полной безжизненности планеты теперь и в прошлом. Поскольку Марс находится дальше от Солнца, чем Земля, температуры здесь значительно ниже. Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, небольшого количества молекулярного азота и аргона с крайне незначительными примесями водяного пара, кислорода и озона. Открытых водоемов на Марсе быть не может, поскольку низкое атмосферное давление не способно предотвратить вскипание даже холодной воды. Незначительное количество жидкой воды, возможно, содержится в порах и капиллярах почвы. Количество кислорода намного меньше, чем требуется человеку для дыхания. Озона настолько мало, что смертельное для бактерий ультрафиолетовое излучение Солнца беспрепятственно достигает марсианской поверхности. В силах ли хоть какой-нибудь организм выжить в таких условиях?

89

Геометрическая правильность далеко не всегда является следствием разумной деятельности. В предыдущей главе Саган отмечает, что Кеплер ошибочно приписывал разуму правильную круговую форму лунных кратеров. На спутнике Юпитера Европе обнаружены многочисленные прямолинейные борозды, отчетливо видимые при разрешении около 200 м, но породившие их причины, судя по всему, совершенно естественные. – Пер.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы с коллегами много лет тому назад изготовили камеры, в которых на основе имевшихся тогда знаний смоделировали марсианские условия. Мы поселили в них земные микроорганизмы и стали наблюдать, удастся ли выжить хотя бы некоторым из них. Эти камеры мы называли марсианскими консервами (Mars Jars). Температура в них циклически менялась в типичном для Марса диапазоне – от значения чуть выше точки замерзания воды в полдень до примерно -80 °С перед восходом, бескислородная атмосфера состояла в основном из СO₂ и N₂. Ультрафиолетовые лампы имитировали жесткое солнечное излучение. Жидкой воды не было, за исключением очень тонкой пленки, увлажняющей отдельные крупинки песка. Некоторые микробы замерзали и умирали в первую же ночь, никак больше не проявляясь. Другие задыхались и гибли от недостатка кислорода. Иные умирали от жажды или ультрафиолетового излучения. Но всегда оставалось достаточное количество видов земных микробов, которые не испытывали нужды в кислороде; которые приостанавливали свою жизнедеятельность, когда температура опускалась слишком низко; которые спасались от ультрафиолета под камнями или под тонким слоем песка. В других экспериментах, где присутствовало небольшое количество воды, микробы даже начинали расти. Если в марсианской среде способны выжить земные микроорганизмы, то насколько же лучше должны быть к ней приспособлены марсианские, если, конечно, они существуют. Но сначала нам необходимо добраться до Марса. Советский Союз реализует программу исследования планет беспилотными космическими аппаратами. Раз в один-два года планеты располагаются так, что, согласно законам Кеплера и Ньютона, можно отправить космический аппарат к Марсу или Венере с минимальными затратами энергии. С начала 1960-х годов СССР редко упускал такие благоприятные возможности. Настойчивость и инженерное искусство советских специалистов были вознаграждены. Пять межпланетных станций – «Венера-8-12» – успешно достигли поверхности Венеры и передали оттуда данные – задача не из легких в условиях столь горячей, плотной и едкой атмосферы. Однако, несмотря на многочисленные попытки, Советскому Союзу так и не удалось осуществить успешную посадку на Марс, который, по крайней мере на первый взгляд, выглядит куда более гостеприимно – и температура пониже, и атмосфера гораздо более разреженная, из менее агрессивных газов. Ледяные полярные шапки, прозрачное розовое небо, огромные песчаные дюны, древние речные русла, громадные рифтовые долины, крупнейший из известных в Солнечной системе вулканический конус и, наконец, тихие послеполуденные часы летом на экваторе – все это делает Марс гораздо более похожим на Землю, чем Венера.

В 1971 году в атмосферу красной планеты вошел советский космический аппарат «Марс-3». Согласно переданной им телеметрической информации, все системы обеспечения посадки работали нормально: была соблюдена ориентация теплозащитного экрана, успешно развернулся огромный парашют, а в самом конце спуска сработали двигатели мягкой посадки. Все данные говорят за то, что «Марс-3» должен был успешно достичь поверхности. Однако после посадки космический аппарат лишь двадцать секунд передавал на Землю телевизионное изображение, на котором нельзя было разобрать никаких деталей, после чего связь с ним прервалась. В 1973 году похожая история произошла с аппаратом «Марс-6», который вышел из строя через секунду после посадки. Что же пошло не так?

Впервые я увидел «Марс-3» на советской почтовой марке (номиналом 16 копеек), где космический аппарат был изображен спускающимся сквозь какую-то розовую муть. Видимо, художник пытался изобразить пыль и сильный ветер: «Марс-3» вошел в атмосферу в разгар грандиозной всепланетной пыльной бури. Благодаря американскому космическому аппарату «Маринер-9» мы знаем, что в этот период скорость ветра вблизи поверхности составляла более 140 метров в секунду – это больше половины скорости звука на Марсе. И мы, и наши советские коллеги думаем, что, вероятно, именно эти сильные ветры подхватили «Марс-3» с раскрытым парашютом и в результате он совершил посадку с небольшой вертикальной, но опасной горизонтальной скоростью. Космический аппарат, опускающийся на огромном парашюте, практически беззащитен перед горизонтальными ветрами. После посадки «Марс-3», возможно, несколько раз подскочил, ударился о каменную глыбу или какой-нибудь другой элемент марсианского рельефа, утратил связь с доставившим его космическим аппаратом и погиб.

Но почему «Марс-3» стал садиться в самый разгар большой пыльной бури? Дело в том, что его полет было очень жестко спланирован перед запуском. Еще до того как он покинул Землю, в память бортового компьютера занесли все операции, которые предстояло выполнить. Когда стал ясен масштаб пыльной бури 1971 года, изменить компьютерную программу уже не представлялось возможным. Выражаясь языком исследователей космоса, миссия «Марса-3» была неадаптивной, детерминированной. Гибель «Марса-6» более загадочна. В момент его входа в марсианскую атмосферу не бушевала всепланетная буря, не наблюдалось и признаков сильного ветра вблизи места посадки. Возможно, как раз в момент соприкосновения с поверхностью произошел какой-то технический сбой. Или, быть может, он столкнулся на поверхности Марса с чем-то особенно опасным.

Вполне естественно, что успехи Советского Союза на Венере и неудачи с высадкой на Марс заставили нас сконцентрировать усилия на подготовке американской миссии «Викинг», которая была неформально приурочена к двухсотлетию Соединенных Штатов, 4 июля 1976 года. В этот день предполагалось осуществить посадку первого спускаемого аппарата на поверхность Марса. Как и у советских предшественников, план посадки «Викингов» включал торможение теплозащитным экраном, парашютом и двигателями мягкой посадки. Поскольку плотность марсианской атмосферы составляет всего 1 процент от земной, для торможения космического аппарата использовался огромный парашют диаметром 18 метров. Атмосфера Марса настолько разреженна, что «Викингу», если бы он садился на возвышенности, просто не хватило бы воздуха для сброса скорости, и произошла бы катастрофа. Поэтому одним из важнейших условий был выбор места для посадки – в низменном регионе. Работа станции «Маринер-9» и радарные исследования с Земли позволили выявить множество таких районов. Памятуя о печальной судьбе «Марса-3», мы стремились так выбрать место и время посадки «Викинга», чтобы ветер был слабым. Ветер, способный поднять с поверхности пыль, уже представляет собой опасность для спускаемого аппарата. Если мы убеждались, что предполагаемое место посадки не скрыто облаками взметенной пыли, то был неплохой шанс, что ветры в этом районе не слишком сильны. Это послужило одной из причин того, что «Викинги» сначала вместе с посадочными модулями выходили на орбиту вокруг Марса, а спуск на поверхность откладывался до тех пор, пока место предполагаемой посадки не было обследовано с орбиты. Благодаря «Маринеру-9» мы знали, как в периоды сильных ветров меняется рисунок светлых и темных пятен на марсианской поверхности. И конечно, мы не признали бы безопасным для посадки место, где, как показывают орбитальные снимки, наблюдается подобный движущийся рисунок. Но наши выводы не имели стопроцентной надежности. Можно, например, представить себе место, где ветры столь сильны, что вся подвижная пыль уже сдута. Подвернись нам оно – не было бы никаких признаков, позволяющих определить силу ветра. Детальный прогноз погоды для Марса, конечно, гораздо менее точен, чем для Земли. (На самом деле, одна из главных задач миссии «Викинг» как раз и состояла в том, чтобы продвинуться дальше в понимании погодных явлений на обеих планетах.)