Перед тем, как отправиться на Марс, давайте кратко представим условия, которые мы можем увидеть. Марс — это маленькая холодная планета, в экваториальных областях в лучшем случае температура днем там поднимается до +20. В среднем — это -40, а на полюсах и вовсе около -130. Там холодно, давление в 160 раз меньше, чем на Земле. А вся атмосфера на 96% состоит из углекислого газа. Кроме того, при таком маленьком давлении из-за периодических перепадов температуры время от времени возникают сезонные пыльные бури. Причем это не песок. Это мельчайшая пыль, похожая на пудру. И эти пыльные бури длятся месяцами.
Марс имеет совершенно потрясающие каньоны, где ученые еще надеются найти воду в жидком состоянии. Но пока подтверждения этому нет. Также на Марсе есть самая крупная в Солнечной системе гора Олимп. Правда, никто не берется называть ее точную высоту. Максимум, что намерили, — 27 000 м. Для сравнения высота Эвереста над уровнем моря — 8848 м.
Наблюдения за Марсом: почему получить снимки планеты с телескопа не так просто
Несколько лет назад Марс приближался к нам достаточно близко: на расстояние порядка 70 млн километров. Ближе он подходит к нам редко. 54 млн километров — это кратчайшее расстояние, при котором Марс может оказаться у Земли. А самое удаленное от Земли расстояние — это 401 млн километров. Как вы понимаете, это гигантские масштабы.
Почему сложно получить снимки Марса с телескопа? Во-первых, близко к Земле он подходит очень редко, во-вторых, наша атмосфера очень сильно колеблется. В том числе поэтому мы сейчас из последних сил пытаемся сохранить Пулковскую обсерваторию. Ведь она до сих пор работоспособна, если ей не будут мешать. Но если там построят жилой район, который начнет излучать свет и тепло, то качество наблюдений сильно снизится, и это достаточно трагично.
Когда упоминают Гринвичскую обсерваторию, многие говорят, что она превратилась в музей. Но немногие знают, что она недавно снова начала проводить наблюдения, даже в тяжелых астрономических условиях. У обсерваторий есть такой важный параметр, как продолжительность наблюдений за период времени. Очень важно наблюдать небо с одной точки постоянно. Но когда мы переносим обсерваторию, мы теряем всю ценность.
Внеатмосферные наблюдения, например, с телескопа «Хаббл», дали уже совершенно другую картину. Но с начала работы «Хаббла» не прошло еще и 30 лет, поэтому такие качественные изображения мы получаем не так давно.
Как люди видели Марс раньше?
На рубеже 19-20 века, пользуясь довольно мутными изображениями, люди придумали, что Марс выглядит определенным образом: назвали кучу пятен, которым придавали значение, говорили даже, что планета населена. Итальянский астроном Джованни Скиапарелли использовал слово canali в том смысле, что это могут быть какие-то ложбины, водоемы или провалы, на самом деле это итальянское слово имеет много значений. Но на английский язык его перевели как canals, и в результате в историю вошло представление, что на Марсе есть искусственно созданные каналы. А значит, есть и цивилизация, ведь кто-то же их выкопал! А все произошло из-за ошибки перевода.
Первые космические аппараты на Марсе
Тем не менее, наблюдатели Марса в телескоп рубежа 19-20 веков даже рисовали целые карты планеты, основываясь на основе своих визуальных наблюдениях. Сложно представить, но можно было пойти в магазин и купить карту Марса. К середине 20 века, в 60-е годы, ученые как у нас, так и в США построили первые аппараты, которые должны были отправиться на орбиту Марса. Они были оснащены камерами, солнечными батареями, у них были передающие и принимающие устройства, однако, как это ни парадоксально, руководством к полету на полном серьезе выступали те самые карты.
Поэтому когда аппарат Mariner 4 сделал первую съемку поверхности Марса, у всех был шок. Наложив на имеющиеся карты то, что он снял, люди получили совсем другую картину. Они увидели абсолютно безжизненную пустыню, никаких каналов, и естественно, никаких марсиан там не было. В одночасье люди потеряли огромный мотивационный импульс.
Наши также посылали аппараты под названием «Марс». И стоит отметить, что вся последующая конструктивная идеология состояла в том, что был орбитальный аппарат, который вращался вокруг планеты, и был спускаемый аппарат. Так поступали и наши, так поступали и американцы. И это очень удобно, потому что связь тогда получается непрерывной.
Спускаемая часть аппарата Марс-3 разбилась, а орбитальная часть продолжала работать. В результате был запущен точно такой же аппарат Марс-3, спускаемая часть которого проработала на поверхности всего 14 секунд. Тем не менее, факт остается фактом: это первое устройство, которое работало на поверхности Марса. Что интересно, у него был также первый марсоход с платформами, у которого была очень простая задача — отползти на несколько метров от спускаемого аппарата и пробовать плотность грунта. Зачем это нужно? Когда мы прилетаем на новую планету, мы не понимаем, можно ли по ней ходить, ездить. Аппарат этот до сих пор там стоит, а задачу в итоге решили другими средствами.
Американцы запустили серию аппаратов, созданных по той же конструктивной идеологии — это были аппараты «Викинг», которые были построены уже в 70-х годах. Орбитальные части аппаратов передавали картинки, которые потом распечатывались на бумаге и, поскольку Фотошопа еще не было, их просто склеивали. Это сейчас мы можем за несколько секунд сшить панораму в телефоне, но тогда было по-другому.
И тут, наконец, возродилась надежда на то, что все-таки на Марсе есть жизнь. А все дело в том, что в снимках с аппарата люди вдруг усмотрели лицо. Надо сказать, что аппараты «Викинг» отправлялись на Марс с конкретной задачей — обнаружить там жизнь, и судя по этой фотографии и по тому, что человеку свойственно видеть на картинках то, чего нет, с ней справились.
Но так как аппаратов стали запускать все больше, дальше произошло разочарование. Такое впечатление создавало низкое разрешение картинки, а когда появились более качественные снимки этой области, конечно, наступило отрезвление. Хотя некоторые и сегодня не успокоились и продолжают искать на картинках с Марса следы инопланетной жизни.
Spirit и Opportunity
На мачтах этих аппаратов стоял целый комплекс наблюдательных устройств, в том числе камеры, которые давали картинки в разных диапазонах. Это были два абсолютно одинаковых аппарата, Spirit был запущен 10 июня 2003 года, а 8 июля к Марсу направился второй марсоход Opportunity. В мае 2009 года Spirit застрял в песчаной дюне, последняя связь с Землей произошла 22 марта 2010 года. Opportunity работал еще дольше и был жив до этого лета. Он отработал 14 лет и это перекрыло все заложенные в него задачи.
Причем, Opportunity вполне успешно отработал на солнечных батареях. Недавно его замело в грандиозную пыльную бурю. И сейчас ученые ждут, что, может быть, пыль понемногу раздует в этой слабой атмосфере и он снова проснется.
Кроме того, надо понимать, если мы смотрим на Марс глазами, мы видим его определенным образом, а ученые, используя инфракрасный фильтр, получают совершенно другую информацию. Благодаря этому, в частности, можно увидеть колоссальную разницу по геологии. Для нас на картинке все будет примерно одинаково, а ученые найдут огромное количество интересного материала. Поэтому когда Opportunity работал на Марсе и, например, находил метеориты, он, конечно, фотографировал их в совершенно других диапазонах. Мы используем три: RGB, а они могли использовать семь.
Curiosity
Это полноценная марсианская химическая лаборатория, на ней 17 камер, предназначенные для решения разных задач. В отличие от других марсоходов, это уже, можно сказать, полноценный автомобиль сопоставимых размеров. Самая мощная камера, которой располагает Curiosity — всего два мегапикселя. Скажете: «Ерунда какая, вон в телефоне уже давно даже не восемь, а 12, 16». Но дело в том, что ученые уже давно научились в космосе использовать возможность строить панорамы. Поэтому из двухмегапиксельных кадров, которые наделал Curiosity, потом сшивается стомегапиксельная картинка, которой ни у кого нет.
Кроме того, благодаря вытягивающемуся манипулятору этот аппарат может делать панорамы со своим собственным участием — такие, своего рода, селфи. За время своей работы он выполнил кучу поисковых миссий. Но к тому моменту, как он попал на Марс, на планете находилось уже восемь роботов, до середины 2018 года два из них были действующими. Поэтому можно сказать, что Марс у нас пока населен роботами.
InSight
Совсем недавно на Марс опустился новый аппарат под названием InSight. Это снова большой успех, ведь из всего, что опускалось на Марс, уцелело менее половины. Чем-то InSight напоминает предыдущие американские аппараты, он трехногий и у него всего две камеры. Примерно месяц назад с него была получена первая фотография.
Хотя у InSight другая задача, а именно — бурить глубоко, чего не может сделать Curiosity. В составе оборудования InSight находится бурильное устройство, которое способно бурить на несколько метров, и сейсмометр, который позволит услышать, что происходит в глубинах Марса.
Стоит отметить, что Марс — это очень специфическая планета, в отличие от Земли, у него маленькое ядро. Поэтому у Марса нет целой массы преимуществ, которые есть у нас — магнитное поле, плотная атмосфера. Не вдаваясь в тонкости освоения Марса, можно отметить, что гораздо дешевле сохранить свою планету, чем пытаться колонизировать Марс.
И еще одно важное устройство на корпусе InSight — это цветовая шкала. Периодически он наводит камеру, калибрует, и мы можем увидеть, что цвета все верные, поэтому мы можем ручаться за картинки, которые нам приходят.
Новые разработки
Сейчас ученые думают над разработкой новых конструкций для будущих роверов, в том числе продолжают разрабатывать новые колеса для марсианской поверхности. Сегодня уже существует колесо, которое может деформироваться, а потом восстанавливать свою форму. Для Марса такая конструкция очень актуальна.
«Экзомарс», который в 2020 году должен быть поставлен на поверхность Марса, — это практически потомок Curiosity. Но на нем будет уже 23 камеры, много степеней свободы манипулятора, более жесткие колеса.
