Знание-сила, 2008 № 02 (968)

Александр Грудинкин

Год «Полета на Марс»

«Техника будущего даст возможность одолеть земную тяжесть и путешествовать по всей Солнечной системе. Посетят и изучат все ее планеты... После заселения нашей Солнечной системы начнут заселяться иные солнечные системы нашего Млечного Пути», — писал в своем апокалипсисе Константин Циолковский, рисуя картины грядущей жизни, которая наступит, когда человек, наконец, отделится от Земли.

Его предсказания, произнесенные в ту пору, когда даже полет на аэроплане через Атлантику оставался чем- то недостижимым, стали сбываться всего через три с половиной десятилетия. Четвертого октября 1957 года начался отсчет новой эры в истории человечества — «космической эры».

Теперь в число космических держав входят, помимо России и США, также Европейский Союз, Китай, Индия, Израиль и Япония, а еще в ряде стран — Южной Корее, Бразилии, Египте и Иране — планируют со временем запустить в космос собственные автоматические аппараты. И вот уже десять лет как ведутся работы над самым грандиозным техническим проектом в истории человечества — в окрестности нашей планеты, прежде всего усилиями России и США, сооружается Международная космическая станция.

И все же освоение космоса осуществляется сейчас куда более медленными темпами, чем в 1960-е годы, когда заселение Луны и даже Марса казалось делом ближайшего времени. Но нет, вероятно, лишь после 2020 года люди — россияне, американцы, китайцы или европейцы — вновь высадятся на Луне. Еще дольше придется ждать полета на Марс. И будет ли он успешным? Пока две трети космических аппаратов, отправленных к Красной планете, терпели аварию. «Марс нас не любит», — часто повторяют астрономы. Тогда как мечтатели продолжают перечислять важнейшие события космической эры, свидетелями которых станут, возможно, наши дети и внуки.

Солнечные электростанции, созданные на околоземной орбите, будут снабжать планету неистощимыми запасами энергии.

Врач-космонавт Б. Моруков на борту МКС

Доктор биологических наук М. Левинских у макета космической оранжереи

На Луне начнется промышленная заготовка нового вида топлива — гелия-3 (если, конечно, к этому времени будет построен термоядерный реактор, для которого и поведут добычу этого изотопа гелия).

На астероидах, чья сила притяжения очень мала, развернется массовая добыча полезных ископаемых.

На Марсе и Луне, на спутниках планет-гигантов и в межпланетном пространстве появится сеть орбитальных станций и базовых поселений, где колонисты космической эры будут осваивать приютившие их суровые миры.

Поистине, рек пророк новой эры, Земля была колыбелью человечества, но человек не может вечно оставаться в колыбели. И вот уже десятилетиями мы мечтаем и надеемся достичь Марса — самой пригодной для нашего расселения планеты Солнечной системы. Конечно, «самой пригодной» следовало бы взять в кавычки, ведь поверхность Марса выжигают смертоносные космические лучи; зимой мороз здесь достигает -120 °С, и даже летом поверхность планеты остывает по ночам до 50 градусов ниже нуля; наконец, атмосфера настолько разрежена, что передвигаться по Марсу придется в тяжелом, почти неподъемном скафандре. Стоит добавить, что полет туда и обратно к Красной планете продлится 700 суток, и еще 20-30 дней космонавты пробудут на Марсе, почти все это время подвергаясь воздействию космических лучей. Но и это не останавливает энтузиастов. «Марс не любит нас, но Марс нас зовет». Далекий полет, когда-то бывший пределом мечтаний отдельных провидцев, постепенно обретает отчетливые очертания.

В этом году в Подмосковье начнется примечательный эксперимент «Марс-500». Шесть добровольцев в возрасте от 25 до 50 лет, в том числе два представителя Европейского космического агентства, почти на полтора года — на 520 суток — поселятся в отрезанном от внешнего мира наземном комплексе объемом 550 кубических метров, который включает исследовательскую станцию, комнаты отдыха, кухню, амбулаторию (в экипаже обязательно будет врач), а также марсианский «челнок». Участники этого уникального опыта совершат «полет» по трассе Земля-Марс в течение 250 суток, проведут затем месяц на Марсе (3 человека) или на его орбите (три оставшихся члена экипажа), а затем «вернутся» на Землю; обратный «полет» займет 240 суток. Как подчеркивает обозреватель немецкого журнала «Spiegel», «это один из самых сложных и честолюбивых экспериментов такого рода в истории космонавтики». Он продолжится почти столько же, сколько полет на Марс и обратно (возможно, эксперимент будет продлен до 700 суток).

Космонавты Б. Моруков, Е. Кондакова и А. Викторенко на морских испытаниях

Космонавт-исследователь С. Рязанский на тренировке в условиях невесомости

Это позволит исследовать на практике психологические особенности экспедиции к Красной планете и понять, как поведут себя люди в условиях ограниченного пространства на протяжении длительного времени, как изменятся их работоспособность и здоровье. Здесь будут разыгрываться самые разные ситуации, которые могут возникнуть во время столь длительного космического полета. Речь идет, например, о болезнях членов экипажа, о несчастных случаях, о нарушении связи с Землей, отказе бортовых систем и оборудования или нехватке пищи. Подобный опыт позволит оценить, какие факторы наиболее неблагоприятно влияют на психологическую атмосферу, которая возникнет в этом «марсианском ковчеге», и как можно поддерживать людей и снимать напряжение, неизбежно нарастающее в условиях полной изоляции космонавтов. Будут проверены также системы обеспечения жизнедеятельности и защиты экипажа. Организуется этот эксперимент Институтом медико-биологических проблем РАН. В первом полугодии 2008 года его будет предварять еще один эксперимент: экипаж из шести человек проведет в подобных условиях 105 суток.

«За годы, отделяющие нас от первого полета человека в космос, пилотируемая космонавтика продемонстрировала огромные возможности в реализации крупномасштабных проектов, касающихся изучения и освоения космоса, исследования Земли и возможностей самого человека», — отмечает директор Института медикобиологических проблем Анатолий Григорьев.

Век только начинается. Все только начинается. Марс нас зовет...

Александр Волков

Галопом по Солнечной системе

В нашей рубрике мы регулярно рассказываем о планетах Солнечной системы, но новые открытия или гипотезы, появившиеся недавно, побуждают нас вновь вернуться к некоторым очеркам, публиковавшимся в прошлом году и ранее, и дополнить их.

Одна из самых загадочных планет Солнечной системы, Меркурий, задает астрономам немало загадок (см. «З-С», №6/2007). Ввиду небольших размеров этой планеты ее металлическое ядро должно было давно остыть и затвердеть, но почему тогда Меркурий обладает магнитным полем? Природа его долгое время оставалось непонятной.

Можно было бы предположить, что внутри Меркурия, как и внутри других планет, обладающих магнитным полем, действует своего рода «электрическая динамо-машина». Но для этого ядро планеты должно оставаться расплавленным, жидким. Тогда существование магнитного поля будет поддерживаться конвекционными потоками.

Есть классический метод исследования недр планеты, в том числе ядра. Для этого в различных точках ее поверхности размещается несколько сейсмометров, которые наблюдают за распространением сейсмических волн, проходящих сквозь центральную часть планеты.

Если ядро планеты жидкое, то оно непроницаемо для так называемых поперечных волн. Они не достигают той стороны планеты, что противоположна очагу землетрясения. Однако в ближайшие два десятилетия зонды, которые отправятся к Меркурию, не будут устанавливать сейсмометры на его поверхности. Так что, классическим методом загадка его ядра не может быть разрешена.

Однако астрономы из Корнельского университета во главе с Жаном- Люком Марго опробовали новый способ изучения недр Меркурия (в этом исследовании принимали участие и российские астрономы). Измерения проводились с помощью нескольких телескопов, в том числе 305-метрового радиотелескопа в Аресибо (Пуэрто- Рико).

В течение почти пяти лет, в 20022007 годах, астрономы вели радиолокационные наблюдения за планетой, измеряя параметры ее движения с точностью до 0,001%. Оказалось, что скорость вращения Меркурия вокруг собственной оси слегка колеблется. Наибольшая величина этих отклонений достигает 0,03%. Если бы Меркурий был полностью твердым, амплитуда отклонений была бы вдвое ниже. По словам Марго, «результаты измерений позволяют заявить, что ядро Меркурия хотя бы частично остается расплавленным». Вероятность этого равна 95%.

Понять подоплеку эксперимента поможет следующий пример. Вспомните, что произойдет, если раскрутить на столе яйцо, сваренное вкрутую, и сырое яйцо. Первое будет вращаться заметно дольше. Конечно, будь у планеты жидкое ядро, она, в отличие от сырого яйца, все равно не перестала бы вращаться, но определенные малоприметные сбои в ее поведении наблюдались бы.

«Динамо-машина» Меркурия работает, по-видимому, только в центральной части его ядра. А вот расплавленное ядро Земли, вероятно, целиком пребывает в движении, поэтому магнитное поле Земли намного мощнее.

Теперь астрономам предстоит объяснить, почему ядро Меркурия до сих пор не застыло. Очевидно, оно содержит не только железо, но и более легкие химические элементы, например, серу, которые понижают температуру плавления. «Химический состав ядра Меркурия может прояснить механизм возникновения и эволюции планет земной группы», — поясняет Жан- Люк Марго. Размеры ядра, кстати, тоже окончательно не определены.

В 1976 году зонд «Викинг-1» с высоты 1873 километра сфотографировал на поверхности Марса изваяние Сфинкса. Однако в 1998 году зонд «Марс Глобал Сервейор» с высоты 450 километров обнаружил, что это — обычный холм, поврежденный эрозией

Марс не перестает задавать ученым загадки (см. «З-С», №7/2007). Так, в мае 2007 года зонд «Марс Реконнесанс Орбитер» обнаружил на его поверхности, к северо-востоку от вулкана Арсия, темное пятно диаметром более 100 метров, имеющее почти идеальную форму круга. На первый взгляд, это был какой-то дефект фотоснимка, пятнышко на пленке. Но оно никуда не хотело исчезать. Другие снимки подтвердили, что на поверхности Марса зияла почти идеально круглая черная «дыра» диаметром свыше ста метров. Да она была к тому же и не одна. На новых фотографиях, сделанных зондами «Марс Реконнесанс Орбитер» и «Марс Экспресс», обнаружилось несколько подобных «шахт». Всего их число достигло семи. Их диаметр колебался от 100 до 250 метров, а глубину было трудно определить. По крайней мере, на фотографии, сделанной в августе того же года под большим углом, стенки одной из «шахт» уходили вглубь, как минимум, на 78 метров, а ее дна не было видно и на этом снимке.

Можно сказать с уверенностью лишь одно: это — не кратеры, оставшиеся от падения метеорита, ведь рядом с ними нет характерных холмиков — насыпи из выброшенных пород. У них острые, четко очерченные края. Вулканические кратеры на Марсе тоже выглядят по-другому.

Поразительнее всего, что даже на снимках, сделанных с максимальным увеличением, внутри пятна не было видно никаких отдельных деталей. Для сравнения делались снимки самых затененных участков поверхности Марса. При большом увеличении на них можно было увидеть какие-то детали. Пятно же на любых фотографиях оставалось «чернее черного». Очевидно, это какое-то отверстие с отвесными стенами — назовем его воронкой, шахтой и т.п., — уходящее вглубь на сотни метров. На дно этой шахты не проникает солнечный свет.

Разумеется, никто из серьезных ученых не верит, что обнаружены некие туннели, ведущие к подземным марсианским поселениям (о загадочных объектах на Луне читайте «З-С», №8/2007, №7/2001). Подобные «шахты» — «сеноты» — встречаются, например, в Мексике. Вот цитата из статьи немецких исследователей Петера и Йоханнеса Фибагов «Научная гигиена» и палеоконтакты»:

Поверхность Марса в далеком прошлом бороздили полноводные реки

Кратер Гусева — место работы марсохода «Спирит»

«Спутниковые снимки, сделанные НАСА в 1987 году на полуострове Юкатан, произвели сенсацию. Собственно говоря, ученые намеревались реконструировать по этим снимкам систему водоснабжения майя. Однако на фотографиях перед ними предстал полукруг из «сенотов» (карстовых пещер или долин); диаметр этого полукруга составлял примерно 200 километров. Сегодня геологи уверены, что этот полукруг (к нему относятся и сеноты Чичен-Ицы) представляет собой край гигантской структуры, образовавшейся вследствие падения метеорита. В расположенных ниже, полностью разрушенных слоях породы вода могла лучше циркулировать; произошло размывание лежащей над ними толщи известняка, образовавшейся после падения метеорита. Как следствие, возникли впадины — «сеноты». Сам кратер Чикскулуб теперь считается кандидатом номер один среди возможных виновников гибели динозавров».

Итак, сеноты — это карстовые пещеры с обрушившимся сводом; в северной части Юкатана много таких пещер, хотя отдельные энтузиасты считают их следом пребывания на Земле инопланетян. И вот теперь подобная геологическая формация, возможно, найдена на Марсе — несколько громадных промоин в марсианском грунте.

У нас на Земле подобные пещеры встречаются также в районе вулканов, например, на Гавайских островах. Это сразу навело ученых на мысль о том, что марсианские «шахты» могут быть как-то связаны и с вулканическими процессами — тем более что все они располагаются в окрестности потухшего вулкана. Возможно, речь идет о провале пористого грунта после давнего извержения.

Еще в 2000 году немецкий писатель-фантаст Херберт Франке предсказывал, что в лавовых слоях Марса должна скрываться громадная система пещер. По его словам, «немалая часть Марса наверняка изрезана пещерами, как швейцарский сыр — дырками». Марсианские пещеры, продолжал он, «значительно больше, чем пещеры на Земле, а механизм их образования в застывших лавовых потоках такой же, как и на нашей планете; он обусловлен законами природы, действующими не только у нас на Земле, но и во всей Вселенной».

Эти семь глубоких пещер, найденных на Марсе весной 2007 года, могут быть оазисами бактериальной жизни на этой планете. Именно в глубине пещер микроорганизмы могли бы укрыться от смертоносных космических лучей, проникающих к поверхности планеты. «Если на Марсе и есть жизнь, то вероятнее всего ее можно найти в какой-нибудь пещере», — полагает американский геолог Джадсон Уинне. Там, на дне пещер, куда не попадает солнечный свет, наверняка скопился лед, а значит, там есть вода, без которой немыслима жизнь. Марсианские «сеноты» вызывают интерес и ученых, размышляющих над тем, как заселить Марс. Участники будущих экспедиций тоже могли бы укрыться в пещерах.

Марс хранит еще множество тайн. Поэтому и американские, и европейские ученые планируют все новые экспедиции на эту планету. Так, в августе 2007 года к Марсу отправился американский космический зонд «Феникс». Он совершит посадку в северном полушарии планеты и займется сбором образцов льда и грунта на глубине до одного метра. Их анализ, надеются ученые, покажет, могут ли здесь обитать бактерии. Кроме того, зонд будет исследовать содержание в грунте таких «жизненно важных» химических элементов, как углерод, азот, фосфор и водород.

Если же и этот опыт не принесет результата, придется ждать сигнала «Авроры». В 2013 году намечено отправить на Марс европейский робот «Аврора», который будет брать грунт с глубины до двух метров, то есть с той глубины, куда не проникают ни ультрафиолетовые лучи, ни другие виды смертоносного космического излучения. Если в этих слоях марсианского грунта есть микроорганизмы, то во время данного эксперимента их удастся обнаружить. Предполагается, что робот «Аврора» будет доставлен к Марсу с помощью российской ракеты-носителя.

Пока ученые спорят о том, что стало причиной потепления на нашей планете — промышленная деятельность человека или естественные процессы, протекающие и на Земле, и в Солнечной системе вообще (см. «З-С», №№6,7/2007), — свое глобальное потепление наблюдается и на Марсе. Всего за три неполных десятилетия — с начала 1970-х и до конца 1990-х годов — средняя температура атмосферы Марса повысилась на 0,65 градуса. Для сравнения: температура на Земле возросла за все минувшее столетие всего лишь на 0,75 градуса.

Анализируя фотографии Марса, сделанные в разные годы, ученые попытались реконструировать, как менялась все это время и поверхность Марса, и его температура. Они обратили внимание на перепады в освещенности отдельных участков поверхности. Порой так называемое альбедо менялось на десять с лишним процентов.

Причиной изменения климата на Марсе стали бурные процессы, протекающие в его атмосфере. Ученые восстановили их в деталях. Различные участки поверхности разогреваются по-разному. Это приводит к зарождению пыльных бурь: и небольших, местных, и громадных бурь, охватывающих обширные районы планеты. Эти бури переносят большое количество пыли, вновь и вновь меняя облик Красной планеты. Пыль затемняет поверхность планеты. Скорость ветра над темными участками заметно выше, чем над светлыми, — это еще более усиливает бурю. Ученые говорят о «положительной обратной связи».

Стоит отметить, что состав атмосферы Марса, довольно разреженной, совсем иной, чем состав земной атмосферы. Вот почему нельзя проводить параллели между процессами, протекающими сейчас на Марсе, и глобальным потеплением на Земле.

Окончание в следующем номере.