ИССЛЕДОВАНИЯ МАРСА В 1997 ГОДУ

 

Посфайндер

Масса (общая) — 890 кг

“Марс-Пасфайндер” оторвался от земли в декабре 1996 года. Этот небольшой космический аппарат помимо научных приборов был оснащен первым в мире марсоходом, названным “Соджорнер”, что в переводе с английского означает “путешественник”.

Посадочный аппарат “Пасфайндера” был снабжен телевизионной камерой, способной давать панорамное стереоскопическое изображение ближайших окрестностей, а также сложным комплексным прибором для изучения структуры атмосферы планеты и ее метеорологических особенностей.

Марсоход “Соджорнер” мог удаляться от посадочного аппарата на расстояние около 500 метров, сохраняя с ним радиосвязь. Помимо телекамер “Соджорнер” был оснащен спектрометром, исследующим химический состав поверхности. Последняя информация с “Пасфайндера” была получена 27 сентября 1997 года. При этом и посадочный аппарат, и марсоход проработали значительно дольше запланированного (по плану первый был рассчитан на 30 дней работы, второй — па 7), превысив сроки в первом случае — почти в 3 раза, во втором — в 12.

Посадочный аппарат, имевший на своем борту марсоход (масса — 10,5 кг, длина — 65 см, шири- на — 48 см, высота — 32 см), имел форму тетраэдра, три грани которого раскрывались подобно лепесткам цветка, открывая при этом четвертую, центральную, панель, на внутренней стороне которой были смонтированы основные системы. Причем, независимо от того, на какую из четырех граней аппарат  совершит посадку, он все равно должен был перевернуться так, чтобы центральная панель оказалась внизу. В момент приближения аппарата к поверхности Марса включились системы торможения, а при  соприкосновении с поверхностью вокруг него надулись пластиковые мешки,  смягчившие посадку.

Надо сказать, что этот принцип впер- вые был применен советскими космическими аппаратами "Луна-9" и "Луна-13" более 30 лет назад. Что нисколько не умаляет значимости "Пасфайндера"в деле освоения Красной планеты.

Часть панорамной 360-градусной съемки изображает задний пандус "Пасфайндера", скалу Барнакль Билл слева внизу и марсоход "Соджорнер" около скалы Иоджи “Соджорнер" с помощью альфапротонового рентгеновского спектрометра (APXS) изучает состав Йоджи. Круги и следы марсохода на поверхности сзади него являются частью эксперимента, при котором разное давление гусениц марсохода выявляет физические свойства почвы. Изображение получено с использованием красных, зеленых и синих фильтров.

 

 

 

 

 

 

Проект "Марс-Пасфайндер": успехи и уроки

А. Т. Базилевский

АМЕРИКАНСКАЯ миссия "Марс-Пасфайндер" вызвала в мире огромный резонанс. Отчасти потому, что посадка на другую планету - само по себе очень интересно. Отчасти потому, что это посадка на Марс - планету, где, возможно, существовала, а может быть, и сейчас существует жизнь. Отчасти потому, что ответственное за полет Национальное агентство по аэронавтике и космическим исследованиям (НАСА) США сумело сделать ему очень широкую рекламу в средствах массовой информации. И несомненно потому, что впервые в истории полетов к другим планетам широкая публика получила возможность прямого доступа к результатам через сеть Интернет. Миллионы пользователей Интернета могли видеть на мониторах своих компьютеров передаваемые "Пасфайндером" цветные, а в некоторых случаях и объемные изображения поверхности Марса, знакомиться с результатами экспериментов и читать комментарии членов команды. Это создавало у людей чувство причастности к миссии и, конечно, увеличивало интерес к ней. Интернет - основной, хотя и не единственный, источник информации и для нашей статьи.

"Марс-Пасфайндер" - это второй из проектов программы "Дискавери". Цель ее - организация недорогих, но результативных полетов к разным телам Солнечной системы. Первый из космических аппаратов, запущенных по программе "Дискавери", аппарат "NEAR", стартовал в феврале 1996 г., но своей цели, астероида 433 Эрос, он достигнет лишь в 1999 г. "Пасфайндер" - третья успешная посадка американских космических аппаратов на Марс. В 1976 г., в 200-летнюю годовщину независимости США, поверхности Марса достигли спускаемые аппараты "Викинг-1" и "Викинг-2". Нашей стране в изучении этой планеты везло гораздо меньше. Четыре попытки сесть на Марс оказались неудачными, и, конечно же, наши специалисты в изучении планет, и я в их числе, смотрят на успех "Пасфайндера" с чувством глубокой, но не черной, зависти.

"Пасфайндер" был запущен с мыса Канаверал 4 декабря 1996 г. ракетой "Дельта-II-7925". Общая масса космического аппарата 890 кг, из них 100 кг - горючее для коррекции орбиты. Масса спускаемого аппарата без систем торможения - 250 кг, из них 25 кг - полезная нагрузка: научные приборы, марсоход и система его связи со спускаемым аппаратом. "Пасфайндер" вошел в атмосферу Марса со скоростью 7.65 км/с прямо с траектории перелета Земля - Марс без перехода на орбиту спутника этой планеты. Специальный огнеупорный щит уберег аппарат от перегрева во время его входа в верхние слои атмосферы. Когда аппарат заметно затормозился, открылся парашют. Потом парашют отделился, и аппарат еще немного притормозился за счет включения маленького твердотопливного ракетного двигателя. К моменту соприкосновения с поверхностью вокруг "Пасфайндера" надулись пластиковые воздушные мешки, которые смягчили удар о поверхность. После нескольких подпрыгиваний "мячик" остановился, из мешков был выпущен воздух, и они были подтянуты к основной конструкции.

В сложенном, "полетном" состоянии спускаемый аппарат имеет форму тетраэдра. После посадки три грани тетраэдра раскрываются, как лепестки цветка, относительно четвертой центральной панели, на которой с внутренней стороны смонтированы основные системы. Распределение частей по весу таково, что, независимо от того, на какую из четырех граней тетраэдра аппарат сядет, при раскрытии лепестков он перевернется таким образом, что внизу окажется центральная панель. Надо сказать, что посадка в "мячике" и самоориентирующаяся при раскрытии лепестковая конструкция - не американское изобретение. Тридцать лет назад так садились наши "Луна-9" и "Луна-13". Американская пресса, заслуженно прославляя успех "Пасфайндера", об этом не упоминает, что, впрочем, понятно. Жаль, что об этом не вспоминали российские журналисты, довольно регулярно сообщавшие об успехах "Пасфайндера".

РАБОТА НА ПОВЕРХНОСТИ

На посадочной ступени "Пасфайндера" установлено два научных прибора. Первый - телевизионная стереокамера с 12 фильтрами в диапазоне от 0.45 до 1.0 мкм. Она работает после раскрытия лепестковой конструкции и дает панорамное стереоскопическое изображение ближайших окрестностей точки посадки. Сравнивая изображения, полученные с разными светофильтрами, можно судить о минеральном составе поверхности. В поле зрения телекамеры располагаются несколько магнитов разной силы, на которые постепенно налипает и становится видна магнитная компонента атмосферной пыли. И, наконец, в поле зрения телекамеры находятся подвешенные на разной высоте над поверхностью три ветровых конуса, по отклонению которых от вертикали можно оценивать скорость ветра. Второй прибор - комплексный. Он включает в себя акселерометр для изучения в процессе посадки структуры атмосферы, а также термометры и датчики скорости ветра для метеорологических наблюдений после посадки.

Изюминка миссии "Пасфайндер" - маленький марсоход, получивший собственное имя - "Соджорнер". Оно было выбрано в честь Sojourner Truth - женщины, которая в прошлом веке во время Гражданской войны в Америке прославилась как борец против рабства и за права женщин. Кроме того, "Соджорнер" значит "путешественник", что весьма уместно для марсохода. Его длина 65 см, ширина 48 см, высота 32 см, масса 10.5 кг. На своих шести ведущих колесах он способен удалиться на расстояние до 500 м от посадочной ступени, сохраняя с ней связь в радиодиапазоне УКВ. У "Соджорнера" спереди две телекамеры, позволяющие получать чернобелое стереоизображение поверхности для навигации (в том числе для определения препятствий в автономном режиме) и для научных наблюдений. На корме марсохода установлена еще одна телекамера, дающая цветное изображение.

Там же стоит научный прибор APXS (альфа-протон-рентгенофлюоресцентный спектрометр) для изучения химического состава поверхности. Во время измерений сенсорную часть прибора можно помещать на поверхность камня или опускать на грунт. Задняя телекамера марсохода дает изображение места измерений с разрешением не хуже 1 мм. Прибор APXS с помощью радиоизотопного источника облучает место исследования потоком альфа-частиц и измеряет: поток отраженных альфа-частиц; поток протонов, образующихся при реакциях взаимодействия альфа-частиц с ядрами легких элементов; поток характеристического рентгеновского излучения, возникающего при рекомбинации вакансий атомных оболочек во время бомбардировки альфа-частицами. Комбинация этих трех видов измерений дает возможность определять содержания любых, кроме водорода и гелия, химических элементов, если они присутствуют в количествах, превышающих десятые доли процента.

Кроме того, с помощью марсохода проводился ряд экспериментов и измерений, отнесенных к категории технологических. Их результаты позволят улучшить работу будущих планетоходов: автоматическое определение геометрии поверхности по телевизионным наблюдениям, изучение физико-механических свойств грунта по изображениям следов от колес и глубине продавливания их в грунт, измерение темпа налипания марсианской пыли на панели солнечной батареи и т.д.

Доплеровское слежение за аппаратом "Пасфайндер" и двухпутевые измерения дальностей в радиодиапазоне использовались для уточнения динамики вращения Марса и его орбитального движения вокруг Солнца. Таким образом можно, в частности, уточнить параметры прецессии полюсов планеты, что позволяет в свою очередь уточнить значение ее момента инерции, а это дает возможность изучать характер внутреннего строения Марса.

Служебные системы и научные приборы и посадочной ступени, и марсохода получают электроэнергию из двух источников: возобновляемого - от солнечных батарей и невозобновляемого - от химических батарей. За счет энергии химической батареи проводились все операции на спускаемом аппарате до раскрытия его лепестков, на внутренней поверхности которых находятся солнечные батареи, и некоторые измерения и наблюдения в ночное время. С помощью энергии уже другой химической батареи на марсоходе проводилось измерение химического состава камней и грунта в ночное время. А днем "Соджорнер" получал дополнительную энергию от солнечных батарей, расположенных на его верхней стороне.

Малая емкость заряда химических батарей - главный ограничитель длительности и эффективности работы и посадочной ступени, и марсохода. Запланированная длительность работы посадочной ступени - 30 дней, марсохода - семь. Последний сеанс связи с "Пасфайндером" состоялся 27 сентября 1997 г. Таким образом, посадочная ступень проработала почти в три раза, а марсоход - почти в 12 раз дольше запланированного. Впрочем, следует сказать, что при определении гарантийного срока существования космических аппаратов инженеры всегда сильно страхуются, и, если не происходит каких-либо непредвиденных происшествий, аппараты, как правило, работают дольше. Наш "Луноход-1" вместо запланированных трех месяцев проработал почти 10 месяцев.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На момент написания этой статьи результаты миссии "Пасфайндер" в научных журналах еще не опубликованы. Ожидается публикация серии статей в журнале "Science". Однако довольно большое количество информации НАСА сделало доступным в своих пресс-релизных сообщениях и через сеть Интернет. Это и изображения поверхности Марса, и результаты измерений с помощью различных приборов. Исключительное право анализа полученных данных в течение определенного времени (обычно полгода с момента начала получения результатов) принадлежит членам команды космического проекта. Чтобы не вступать в ненужный конфликт с этими правилами, я не буду анализировать первичные результаты, полученные "Пасфайндером", а просто познакомлю читателей с 13 основными результатами полета в том виде, как они сформулированы в заявлении НАСА от 5 ноября 1997 г. При этом я позволю себе две вольности: изменю порядок их перечисления, сделав его более логичным с моей точки зрения и попытаюсь разъяснить суть проблемы и откомментировать значимость тех данных, которые мне профессионально близки.

1. Химический состав грунта в долине Арес [место посадки "Пасфайндера"]похож на таковые в местах посадки "Викинга-1 и -2".

Комментарий. Это в какой-то мере ожидавшийся результат. Еще в 1976 г. было установлено, что химический состав грунта в местах посадки космических аппаратов "Викинг-1 и -2" в пределах точности анализа (тоже ренгеноспектрального) практически одинаков. Тогда же этому было найдено и объяснение: глобальные пылевые бури, которые время от времени наблюдаются на Марсе, перемешивают материал поверхностного слоя в масштабе всей планеты. Такое объяснение предполагает, что мелкозернистый материал поверхностного слоя (а именно его называют словом "грунт"), - в основном пыль, легко разносимая ветром. Если бы в грунте существенную роль играл более грубозернистый материал, дальность перемещения которого по поверхности Марса гораздо меньшая, глобальное перемешивание вряд ли было бы возможно. Отсюда никак не следует, что где-нибудь на Марсе грунт не может быть грубозернистым. Может, но тогда похожий состав грунтов из разных районов должен объясняться химическим сходством их источников. Вот почему так важно понимать размеры частиц грунта в местах посадки (см. результат 6).

2. Химический состав камней в месте посадки, по-видимому, отличается от состава найденных на Земле метеоритов с Марса. Он мог бы соответствовать составу [земных] базальтовых андезитов.

Комментарий. По моему мнению, этот очень осторожно сформулированный результат есть один из самых существенных, если не самый главный в миссии "Пасфайндер". Дело в том, что просто частичное плавление ультраосновного вещества недр приводит к появлению на поверхности планеты базальтовых лав. В этом причина широкого развития базальтов на Земле, Луне, Венере и, очевидно, в ряде районов Марса. О широком развитии базальтового вулканизма на Марсе говорят и пологие склоны большинства марсианских вулканов, и то обстоятельство, что грунт в местах посадки "Викингов" и "Пасфайндера" по составу очень напоминает выветрелые базальты.

Породы же андезитового состава пока были известны только на Земле. Здесь они связаны с магматизмом зон субдукции - областей, где одна литосферная плита пододвигается под другую. Но на Марсе мы не видим в рельефе следов субдукции. Это может означать, что субдукции там нет и не было, а андезитовые составы образовались в каком-то ином процессе. А может быть, это свидетельство того, что субдукция на Марсе была, но очень давно, и ее следы в рельефе не сохранились. И то и другое очень интересно.

Долины Арес и Тиу, в дельтовой части которых находится место посадки "Пасфайндера", прорезают испещренные древними ударными кратерами возвышенные области, характерные для южного полушария планеты. Камни андезитового состава, очевидно, привнесены именно из этих областей. Последние своим возвышенным положением в глобальном рельефе и многочисленными крупными ударными кратерами очень напоминают материковые области Луны, возвышающиеся над базальтовыми равнинами морей. Породы лунных материков небазальтовые. Они отличаются от базальтов морей обогащенностью полевым шпатом (анортитом). Интересно, что породы земных континентов тоже обогащены полевыми шпатами (хотя и другими) и земные материки возвышаются над базальтовыми равнинами океанов. Некоторые исследователи видят в этом не простое совпадение, а указание на сходство в происхождении материковых кор разных планетных тел6. Обнаружение андезитового вещества в коре Марса, а в пересчете на минералы оно тоже существенно полевошпатовое, - серьезный факт, который может помочь разобраться в проблеме происхождения материковых кор планет.

3. Разнообразие в альбедо, или, что то же самое, вариации яркости марсианской поверхности подобны обнаруженным при других наблюдениях. Но здесь [в месте посадки "Пасфайндера"] не найдены признаки полос поглощения кристаллического гематита или пироксена, установленные в других районах Марса.

Комментарий. Судя по информации, распространенной командой "Пасфайндера" через Интернет, грунт в месте посадки, как правило, светлее, чем камни. Этого следовало ожидать, исходя из результатов дистанционных, в том числе наземных телескопических, наблюдений Марса. Они уже давно показали, что на Марсе есть светлые и темные области. При этом спектры отражения светлых областей очень однообразны и похожи на спектры в периоды глобальных пылевых бурь. Это указывает на то, что светлые области покрыты пылью. Спектры же темных областей Марса разнообразны, и скорее всего там пылевой покров не сплошной - на поверхности есть камни и обнажения коренных пород. Состав последних от места к месту варьирует, поэтому спектры темных областей так разнообразны. Отсутствие признаков полос поглощения кристаллического гематита и пироксена очевидно говорит о том, что их в камнях возле места посадки в ощутимых количествах для имеющегося метода наблюдений нет. Интересно, что приведенные в Интернете данные пересчета анализа камней на минералы дают заметные количества пироксена. Тот факт, что полоса поглощения, характерная для этого минерала, наблюдениями "Пасфайндера" не обнаружена, может означать, что вещество камней не раскристаллизовано, а это для андезитов типично.

4. Распределение камней по размерам согласуется с таковым для [земных] отложений, связанных с [катастрофическими] паводками.

Комментарий. Место посадки находится в богатой камнями дельтовой части паводковых долин Арес и Тиу, так что такой результат, казалось бы, вполне предсказуем. Однако в районе посадки есть еще и ударные кратеры. Аппарат мог сесть в зоне каменистых выбросов одного из них. А камни выбросов из кратеров могут представлять не только отложения флювиальных долин, но и залегающие под ними местные горные породы, которые, возможно, не имеют отношения к материковым областям Марса. Распределение камней по размерам согласуется с распределением, характерным для паводковых отложений, и говорит о том, что "Пасфайндер" сел куда надо и состав камней несет информацию о веществе материков.

5. Возможная идентификация окатанных галек и валунов, лежащих на поверхности, а также галек и пустот [от выпавших галек] в некоторых камнях указывает на присутствие конгломератов, сформированных текучей водой в прошлую эпоху, когда жидкая вода была устойчива на поверхности.

Комментарий. Считается, что катастрофические паводковые долины Марса, включая Арес и Тиу, сформировались, когда постоянного присутствия воды на поверхности планеты не было. Такие долины не имеют древовидных сетей водосбора и скорее всего возникали при эпизодических прорывах воды из глубины на поверхность. По-видимому, те, кто сформулировал результат 5, хотели сказать, что катастрофический поток не образует хорошо окатанных галек и мелких валунов. Но коль скоро они есть, значит, гальки и валуны были захвачены долинообразующим потоком уже в готовом окатанном виде. А если так, то окатывание их должно было происходить в условиях благоприятных для длительного некатастрофического процесса. А это как будто требует термодинамической устойчивости воды на поверхности планеты.

6. Обнаружены следы ветровой абразии камней, а также отложения [мелкозернистого материала] в форме дюн, что указывает на присутствие песка.

Комментарий. Самые детальные изображения поверхности Марса, полученные спускаемыми аппаратами "Викинг-1,2" и "Пасфайндер", имеют разрешение не лучше 0.5 - 1 мм, что не позволяет отличить пыль от песка. Присутствие пыли на поверхности Марса неоспоримо, ибо не раз наблюдавшиеся на этой планете пылевые бури поднимались до таких высот, что скрывали даже вершину горы Олимп - 27 км над условным нулевым уровнем поверхности. Очевидно, что так высоко в разреженной атмосфере Марса может подняться только тонкая пыль. На присутствие песка на поверхности планеты указывают лишь косвенные признаки, прежде всего - большие и маленькие дюны. Процесс образования дюн хорошо изучен и в природных условиях на Земле, и в лабораторных экспериментах. Дюны из пыли образоваться не могут, а коли они существуют на Марсе, то там в значительных количествах есть и песок. Известно и то, что абразия наиболее эффективна, если ветровой поток нагружен песком. Вот почему дюны и следы абразии в месте посадки "Пасфайндера" считаются доказательством присутствия песка.

7. Марсианская пыль содержит магнитные агрегатные частицы со средним размером в один микрон.

Комментарий. Поскольку марсианская пыль - продукт выветривания неких исходных пород, очевидно в основном базальтов, то этот вывод в принципе содержит в себе информацию как о породах, так и о характере их выветривания. И то, и другое пока мы понимаем довольно плохо.

8. Уточненный момент инерции Марса говорит о существовании ядра радиусом от 1300 до 2000 км.

Комментарий. Строго говоря, этот результат, по крайней мере в части оценки радиуса ядра Марса, нового знания не дает, потому что не сужает разброса уже определенных величин данного параметра. В то же время его нельзя назвать и бесполезным, так как это - полученное независимым способом подтверждение существующих оценок.

Результаты 9 - 13 касаются атмосферы и выходят за пределы моей профессиональной компетентности. Их я привожу без комментариев.

9. Подтверждено, что главный поглотитель солнечной радиации в атмосфере Марса - пыль, и это имеет важные последствия для переноса энергии в атмосфере и циркуляции атмосферы. По изменениям температуры, ветра, давления, а также утренней турбуленции были обнаружены пылевые смерчи. По крайней мере один из них (на 62-й марсианский день после посадки), по-видимому, содержал пыль. Можно предположить, что такие смерчи являются механизмом поступления пыли в атмосферу.

10. Погода [в месте посадки "Пасфайндера"] похожа на погоду в месте посадки "Викинга-1". Отмечены резкие перепады давления и температуры, склоновые ветры по ночам (а вообще ветры были слабые). Температуры примерно на 10o выше, чем измеренные "Викингом-1".

11. Непрозрачность атмосферы утром связана с облаками, а не с приповерхностным туманом. По данным "Викингов", сделать выбор между этими двумя причинами не удавалось.

12. Исходя из наземных микроволновых измерений и с помощью Космического телескопа им. Хаббла, наблюдавшаяся прозрачность атмосферы оказалась выше, чем ожидалось.

13. Изучение структуры атмосферы показало, что профиль температуры [атмосферы по высоте] отличается от ожидавшегося по данным микроволновых измерений и наблюдений с помощью Космического телескопа им. Хаббла.

УРОКИ ПРОЕКТА "ПАСФАЙНДЕР"

Первый урок - это резкое увеличение эффективности исследований за счет даже той весьма ограниченной мобильности, которой обладал "Соджорнер". Последний удалялся от посадочной ступени всего на 10 - 15 м, а сколько ценных наблюдений и измерений, невозможных для неподвижного аппарата, он сделал! Этот урок уже усвоен. Недавно НАСА конкретизировало планы в отношении проекта "Марс-2001", в составе которого предусматривается спутник и спускаемый аппарат. Последний доставит на поверхность марсоход размером чуть больше "Соджорнера", но с дальностью хода до 100 км. Кроме комплекта научных приборов марсоход будет иметь устройство для отбора образцов с поверхности, их изучения, хранения, перегрузки в аппарат следующего проекта ("Марс-2003 или -2005") и доставки на Землю.

Второй урок - нам. Речь идет об умении рекламировать свои достижения. Ну ладно, нет у нас сейчас успешных полетов к другим планетам. Но разве вообще у нас сейчас нет достижений в космосе? А орбитальная станция "Мир"? Она пока у землян единственная, и следующая за ней по времени международная станция "Альфа" делается с нашим очень серьезным участием. Но российские средства массовой информации вспоминают о "Мире" лишь тогда, когда там случается что-то плохое. А когда не случается, то ее вроде бы и нет. А она есть и должна быть предметом нашей гордости. Но чтобы эта гордость возникала, надо постоянно напоминать, что мы тут первые, что за опытом идут именно к нам. Это упрек Российскому космическому агентству и нашим средствам массовой информации. К сожалению, я почти уверен, что никакого урока они из этого не извлекут.

Третий урок кажется мне важным и для нас, и для НАСА. "Пасфайндер" - первый практически завершенный проект программы "Дискавери". Она возникла как одна из реализаций лозунга НАСА: "Быстрее, лучше, дешевле". Против "лучше" возразить нечего. Что касается "быстрее" и "дешевле", здесь есть предмет для разговора. За понятное желание быстрее осуществить ту или иную миссию приходится платить дефицитом времени на создание космического аппарата, научных приборов, на их испытания и калибровки. И если с созданием аппаратов и приборов как-то успевают, то с испытаниями и калибровками - не всегда. Вспомним, что прибор APXS, созданный для изучения химического состава камней и грунта, - это по сути три прибора в одном: спектрометры обратного рассеяния альфа-частиц, протонов и рентгенофлюоресцентный. Судя по сообщениям в прессе и в Интернете, прибор APXS в целом работал без замечаний. Но почему-то вся распространяемая информация о составе грунта и камней шла только с блока рентгенофлюоресцентного анализа. Из частных разговоров выясняется, что у двух других методов - проблемы с калибровками.

Или вспомним полные сдержанной паники сообщения американской прессы в начале работы "Пасфайндера" о том, как бортовой компьютер посадочной ступени вдруг перезагружался, ломая план работы на день, на два, на три. Выяснилось, что причина - ошибка в компьютерной программе. Оба приведенных примера - свидетельства недостаточной подготовленности. Почему? Что здесь главное? Дефицит времени или недостатки организации работы? Я склонен думать, что главное все-таки - дефицит времени, затрудняющий организацию работы. Третий компонент лозунга - "дешевле". В принципе абсолютно верный. Именно из-за относительной дешевизны программа "Дискавери" резко расширила количество изучаемых объектов: "Пасфайндер" принес бесценные данные о Марсе. "NEAR" летит к астероиду Эрос. "Лунар Проспектор" вот-вот начнет изучение состава поверхности Луны. "Стардаст" готовится к полету за образцами кометной пыли9.

Это все прекрасно. Но, если бы химические батареи посадочного блока "Пасфайндер" и марсохода "Соджорнер" могли бы заряжаться от солнечных батарей, результаты миссии могли бы быть еще более впечатляющими. Ведь главное (с моей точки зрения) достижение - открытие на Марсе вещества, похожего на горные породы континентов Земли, - опирается на результаты анализа всего пяти камней.

А почему проанализировано только пять камней? Да потому, что больше не успели. Когда кончился заряд химической батареи на марсоходе, проводить измерения состава ночью стало невозможно. А днем энергия есть, да результаты плохие, потому что для прибора APXS наилучшие условия для измерений - ночью, когда холодно. Я спрашивал людей, причастных к проекту: "Скажите, пожалуйста, почему поставили химические батареи, которые не могут заряжаться от солнечных?" Отвечали: "Они же дешевле!" Я не уверен, что достигнутая экономия соизмерима с масштабами недополученной информации.

Еще одно встревожившее меня обстоятельство, которое, как мне кажется, проявилось в ходе миссии "Пасфайндер", - это, надеюсь, невольное игнорирование американскими средствами массовой информации вклада других стран. Понятно, что пишущие о проекте "Пасфайндер" могли просто не знать о том, как садились на Луну советские "Луна-9" и "Луна-13". Это давняя история. Они справедливо славили прекрасную организацию НАСА и чудесную страну Америку. Но несправедливо забывать, что открытие андезитоподобных пород на Марсе сделано прибором, наполовину созданным в Германии, и ключевой компонент телевизионной камеры посадочного аппарата, так называемая фокальная плоскость, поставлена тоже немцами. Эти факты, конечно же, не скрывались, иногда упоминались, но, как правило, не подчеркивались. Мне вспоминается наш проект "Вега" - полет к Венере и далее встреча с кометой Галлея. Там отношение к иностранным участникам было совершенно другим. Впрочем, возможно, это тот случай, когда я вижу соломинку в чужом глазу и не вижу бревна - в своем.

Конечно, сотрудничество в проекте "Пасфайндер" было выгодным не только для американцев, но и для немцев. Ведь не будь "Пасфайндера", немецкий спектрометр, созданный для полета на нашем "Марсе-96", так никогда и не очутился бы на Марсе. Но верно и обратное. Не будь немецкого участия в создании прибора APXS и телевизионной камеры, еще не известно, состоялась бы эта миссия и была бы она столь успешной.

И все же уроки уроками, а успехи успехами. Проект "Пасфайндер" состоялся, дал новые, очень интересные результаты, открыл новые перспективы. И я искренне поздравляю всех его участников.

Автор признателен О.В.Николаевой за конструктивное обсуждение статьи.

 

Исследование Марса продолжает

космический аппарат "Марс-Пасфайндер"

Р. О. Кузьмин

ПРЕДЫСТОРИЯ

После первых успешных посадок на поверхность Марса американских космических станций "Викинг-1 и -2" 21 год назад новые попытки исследования планеты российскими и американскими космическими аппаратами трудно назвать удачными. В 1988 г. к Марсу было запущено два российских аппарата "Фобос-1 и -2". Первый из них исчез в глубинах космического пространства, а второй, выйдя на орбиту, близкую орбите марсианского спутника Фобос, и выполнив лишь малую часть запланированной программы исследования планеты и ее спутника, также потерял связь с Землей. Подобная судьба постигла и крупный американский космический проект "Марс-Обзервер" 1992 г. Связь с аппаратом была потеряна в момент его выхода к Марсу. Еще более трагичной оказалась судьба российского проекта "Марс-96". Космический аппарат должен был доставить к Марсу орбитальный модуль, оснащенный множеством научных инструментов для дистанционного зондирования поверхности и атмосферы, и спустить на планету два пенетратора и две малые станции. Сроки запуска "Марса" переносились с 1992 г. дважды в течение четырех лет. Наша реформируемая космическая держава в силу многих причин не смогла найти средства, необходимые для выполнения проекта в запланированные сроки, что в свою очередь не позволяло Российскому космическому агентству вовремя выполнять взятые на себя международные обязательства по его реализации. Так или иначе, "Марс-96" даже не вышел за пределы притяжения Земли и совершил незапланированную "посадку" где-то в районе Тихоокеанского побережья (в районе Перу).

Но, как говорится, на ошибках, пусть даже очень дорогих, можно учиться. На неудачу "Марс-Обзервера" НАСА среагировало довольно быстро. Было принято решение реанимировать проект, запустив два аппарата поменьше - "Марс-Глобал-Сервейер" и "Марс-Сервейер". Научное оборудование, что установлено на "Марс-Обзервере", было распределено между ними пополам.

К большому сожалению многих российских и зарубежных ученых, участвовавших в проекте "Марс-96", подобных решений у Российского космического агентства не появилось, а принятая ранее перспективная программа исследования Марса растворилась на фоне бюджетного безденежья и заметного ослабления интереса к планетной науке и технике.

Проекту "Марс-Пасфайндер" было суждено первым проложить новый путь для выполнения недорогих по затратам и эффективных по реализации научных программ последующих миссий с посадочными аппаратами. В очень короткие сроки (за три года) были созданы новые аппаратоноситель и посадочный модуль (включая научную аппаратуру), испытана система безопасности посадки. С конструктивной точки зрения в этом проекте были удачно совмещены в едином полетном средстве функции межпланетного перелета, внедрения в марсианскую атмосферу, спуска в ней и мягкой посадки на поверхность планеты. При этом "Марс-Пасфайндер" унаследовал от "Викинга" парашютную систему с удлиненными стропами и фронтальный конусовидный щит, оберегающий аппарат от перегрева при входе в атмосферу Марса. Диаметр всего космического аппарата составил 2.65 м.

ВЫБОР РАЙОНА ПОСАДКИ

Когда "Марс-Пасфайндер" уже воплощался инженерами в реальный аппарат, его основные узлы подвергались всевозможным проверкам, а система мягкой посадки испытывалась на поверхностях с камнями разных размеров и геометрии, перед научной группой проекта встал важнейший вопрос: в какой район на Марсе должен совершить посадку "Марс-Пасфайндер"? При этом, несомненно, приоритет отдавался безопасности посадки, но с твердым желанием найти наиболее интересный район для работы мини-марсохода, оснащенного анализатором химического состава как марсианского грунта, так и обломков пород на поверхности планеты. Руководство проекта решило организовать рабочее совещание с привлечением широкого круга ученых, занятых исследованием Марса. Именно на этом этапе я наиболее близко познакомился с проектом и его разработчиками и принял участие в интереснейшем процессе выбора района посадки.

В этот период совместно с профессором Р.Грилли (руководителем лаборатории планетной геологии в Университете штата Аризона, г.Темпе, США) и его студентами я работал над проектом "Изучение аналогов марсианских геологических ландшафтов на Земле", предложенным ранее совместной Российско-Американской рабочей группой по исследованию Солнечной системы. Мы уже имели опыт изучения районов в пустыне Махаве (Калифорния) как наиболее вероятных марсианских геологических аналогов на Земле. Параллельно начались наши совместные работы по геологическому картированию одного из районов на Марсе, наиболее перспективного для проведения экзобиологических исследований и сбора марсианских пород для доставки на Землю будущими миссиями. Так что полученное мной предложение участвовать в совместной работе по выбору потенциальных районов посадки для "Марс-Пасфайндера" находилось непосредственно в поле моих научных интересов. И я с увлечением включился в эту работу.

Совещание было организовано в Институте лунно-планетных исследований (г.Хьюстон, штат Техас, США) в апреле 1994 г. На нем собралось более 60 американских и европейских ученых и инженеров. Было рассмотрено свыше 40 предложений по выбору мест посадок, учитывающих инженерные ограничения, безопасность посадки и спектр научных задач.

Из одиннадцати предложенных нами районов приоритет был отдан единой дельтовой равнине, образованной крупными долинами Арес и Тиу, расположенной в юго-восточной части Равнины Хриса и сложенной отложениями многочисленных гигантских катастрофических потоков, которые бушевали от 3 до 1 млрд лет тому назад. На поверхности, охватывающей сотни квадратных километров, видны многочисленные формы рельефа (эрозионные останцы-холмы, острова, бары и линейные структуры течений), оставшиеся от последних крупномасштабных потоков воды1.

Примерно через год, после тщательного сравнительного анализа научная группа проекта остановила свой выбор именно на этом районе. По расчетам аппарат "Марс-Пасфайндер" предполагалось посадить на поверхность Марса в эллипсе прицеливания 100-200 км (с центром в точке с координатами 19.5 N; 32.8 W), расположенном на общей дельтовой равнине долин Тиу и Арес.

АНАЛОГИ МАРСИАНСКИХ ЛАНДШАФТОВ НА ЗЕМЛЕ

В конце сентября 1995 г. в г.Спокан (штат Вашингтон, США) было организовано второе рабочее совещание. В фокусе внимания находился уже вполне конкретный район, о геологии, геоморфологии и физических характеристиках поверхности которого хотелось бы узнать как можно больше.

Однако как можно понять природу крупномасштабных катастрофических наводнений на Марсе и изучать их морфологические и литологические последствия, если Вы никогда не видели воочию подобного явления на Земле? Именно по этой причине большие энтузиасты исследования геологии Марса, молодые ученые из Университета штата Аризона (г.Темпе) К.Эджет и Д.Райс организовали для участников данного совещания полевые экскурсии в район Channeled Scabland (наиболее близкого земного аналога марсианских ландшафтов), сформированного под воздействием гигантских катастрофических потоков в восточной части штата Вашингтон (Колумбийское плато), в междуречье Спокана, Колумбии и Клиавоты. Прекрасным гидом был профессор В.Бейкер (Аризонский университет, г.Тусон) - признанный научный авторитет в области изучения процессов палеогидравлики и седиментологии катастрофических наводнений из ледникового озера Мизула. Он же - автор многих научных статей и монографии о процессах водной эрозии на Марсе.

В этой экскурсии (как и в совещании) также приняли участие учителя (13 человек), преподающие в школах и колледжах штатов Вашингтон и Айдахо курс по естественным наукам и выигравшие специальный конкурс на тему, как они предполагают включить в образовательный процесс новые данные о проекте "Марс-Пасфайндер". Так была реализована одна из образовательных программ, инициированных НАСА с целью привлечения внимания молодого поколения Америки к планетным космическим проектам (и тем самым к наукам о планетах Солнечной системы).

Так что же произошло на Колумбийском плато в историческом прошлом? Именно здесь в конце последнего ледникового периода (16000 - 12000 лет тому назад) разыгрались поистине драматические геологические катаклизмы. Вследствие крупномасштабного катастрофического стока огромных масс воды первичная поверхность плато (окончательно сформированная в плиоцене, примерно 1.6 млн лет назад) была эродирована на глубину до 100 м в пределах 800 км2

В моменты прорывов катастрофические потоки выносились на просторы Колумбийского плато, круша и стирая его первичную поверхность до неузнаваемости. Могущественные турбулентные течения, возникавшие в них, перемещали огромные массы обломочного материала размером от глинистых частиц и песка до крупных каменных глыб в поперечнике более 10 м. Там, где течение потоков замедлялось, формировались обширные области накопления этого материала. Мы посетили такой район - Quincy Basin, расположенный в западной части Колумбийского плато. В эпизоды катастрофических паводков этот бассейн полностью затапливался, и здесь образовывались наносы каменисто-гравийного и песчано-гравийного материала мощностью до нескольких десятков метров. Водные массы затем стекали в долину реки Колумбия через два крупных водопада. Энергия стока была столь велика, что подстилающая базальтовая толща изрезана на глубину до 5 м, а стенки водопадов отступили вверх по течению на несколько километров, оставив после себя огромные котлованы-промоины глубиной до 60 м. На затухающих стадиях активности катастрофических потоков формировались гигантские поля со знаками ряби течения, расстояние между гребнями которых колеблется от 20 до 200 м при высоте от нескольких до 15 м. Такие крупные "волны" рельефа сложены преимущественно гравийным материалом.

Особенно впечатляющей оказалась поездка в район Ephrata Fan - обширный конус выноса (в центральной части бассейна Quincy Basin), сформированный отложениями катастрофических паводков. Поверхность конуса выноса (в его средней части) сложена типичным для катастрофических потоков несортированным материалом, состоящим из смеси песка, гальки, щебня и крупных обломков пород. Отдельные камни-монстры имеют в поперечнике несколько метров и более. Самый крупный из них (18x11x8 м) перемещен потоком на 8 км от места его первоначального залегания.

Чем-то похожим на этот ландшафт представлялся нам выбранный район посадки "Марс-Пасфайндера". Именно здесь, на сильно каменистой поверхности (к большому удовольствию участников экскурсии), группа инженеров (создателей микро-марсохода) продемонстрировала ходовые качества его восьмиколесного прототипа. Облет на самолете (специально сконструированном для наблюдения природных объектов с воздуха) всей области Channeled Scabland помог нам увидеть во всей природной красе единую картину результатов бурной деятельности катастрофических паводков. Впечатления от этой поездки, конечно, превзошли все наши ожидания, и эффект от вида необычных форм рельефа и отложений, сформированных гигантскими катастрофическими потоками, был огромен.

Тем не менее во время путешествия меня не покидало ощущение некоторой несовместимости масштабов деятельности катастрофических потоков на Земле с теми, что мы наблюдаем на космических изображениях Марса. Те поистине гигантские масштабы эрозии и осадконакопления в пределах Channeled Scabland на самом деле могут служить лишь малой моделью подобных процессов на Марсе. Вся область Колумбийского плато спокойно помещается в эллипсе посадки "Марс-Пасфайндера".

"МАРС-ПАСФАЙНДЕР" ИДЕТ НА ПОСАДКУ

В конце 1996 г был запущен к Марсу космический аппарат "Марс-Пасфайндер". Чуть более семи месяцев понадобилось ему, преодолев в космосе расстояние 309 млн км, достичь планету Марс и совершить мягкую посадку на ее поверхности.

Мне посчастливилось принимать непосредственное участие (в течение первых двух недель) в работе оперативной научной группы проекта и быть свидетелем триумфа этой миссии. Я прибыл в Лабораторию реактивных движений, что в г.Пасадена (штат Калифорния), за два дня до момента посадки "Марс-Пасфайндера" и познакомился с многочисленной группой американских, немецких и датских ученых, входивших в оперативную научную группу. Команда "Марс-Пасфайндер" занимала весь второй этаж здания, состоявшего из огромного лабиринта небольших и удобных рабочих комнат, в центре которого находилось помещение для управления полетом "Марс-Пасфайндера", отделенное стеклянной стеной от зала совещаний. Таким образом, научная группа могла не только слышать, но и наблюдать, как происходили все "ступени" посадки аппарата.

Стены этажа были завешаны рабочей информацией о подготовительных этапах проекта и результатах стендовых испытаний, схемами режима полета "Марс-Пасфайндера" и расписанных до секунды этапов посадки аппарата, плакатами с изображениями конструкций посадочного модуля и мини-марсохода. Здесь же висели геологические карты и фотографии района посадки, включая огромные изображения эллипса прицеливания "Марс-Пасфайндера". Многочисленные цветные изображения, полученные 20 лет назад с космических аппаратов "Викинг-1 и -2", создавали особую марсианскую атмосферу. Так что, попадая в это помещение, посетитель как бы отсекался от внешнего мира.

В это время космический аппарат стремительно приближался к планете. Все его системы работали отлично, а впереди был самый сложный и непроторенный путь прямого входа в марсианскую атмосферу, спуска и посадки. За неделю до посадки с Космического телескопа им.Хаббла была проведена контрольная съемка Марса, неожиданно показавшая, что в тысяче километров к югу от намеченного района (в пределах крупных тектонических депрессий системы Долин Маринера, из которых берут начало Арес и Тиу) сформировались два крупных пылевых облака - прямое свидетельство зародившейся в этом месте локальной пылевой бури. Прогнозируемый сезон крупномасштабных пылевых бурь на Марсе должен был начаться только с октября-ноября. Так что эта локальная пылевая буря обеспокоила команду, ибо сразу возник вопрос: а не распространится ли эта буря к моменту посадки на север? К счастью, этого не произошло.

И вот наступило долгожданное 4 июля. Ранним утром все участники научной группы "Марс-Пасфайндера" собрались в зале рядом с помещением управления полетом, и внимательно следили за всеми этапами посадки. Каждое сообщение о благополучном прохождении очередного этапа спуска встречалось бурной овацией присутствующих. Эмоциональный накал нарастал. Вскоре посадочный модуль отделился от аппаратоносителя, переориентировался для внедрения в атмосферу Марса, и начался его спуск. Этот этап (от входа в атмосферу до момента касания поверхности планеты) занял чуть более 5 мин. Но какие это были минуты! Все этапы спуска проводились точно в соответствии с намеченным инженерами планом и прошли исключительно успешно - "как по маслу"!

Темп спуска аппарата оказался ошеломляющим. Собственно вход в марсианскую атмосферу был осуществлен непосредственно с гиперболической траектории на высоте 130 км от поверхности при скорости 7.47 км/сек только за 5.0 мин до момента посадки. Раскрытие парашюта произошло на высоте 9 км за 2.23 мин до посадки со скоростью уже 370 м/сек. Когда парашют полностью раскрылся, отделился щит, оберегавший аппарат от перегрева во время входа в верхние слои атмосферы Марса. Снижение на парашюте уменьшило скорость спуска до 80 м/сек, а надувание системы обеспечения мягкой посадки (воздушной оболочки вокруг аппарата) происходило с высоты 355 м за 10.1 сек до посадки (при скорости спуска около 60 м/сек). За 6 сек до момента касания поверхности (начиная с высоты около 100 м) парашютная система была отведена в сторону от спускаемого аппарата включением трех небольших твердотопливных двигателей. После этого в течение менее 4 сек при скорости около 21.5 м/сек продолжалось свободное падение аппарата. И вот ровно в три часа ночи по марсианскому времени надувной многошаровый "мячик" "Марс-Пасфайндер" упруго коснулся поверхности планеты. Инерции удара хватило на 16 скачков. Высота первого прыжка достигла 15 м. Аппарат остановился в небольшом понижении, слегка покачиваясь (следы качания на марсианской поверхности были обнаружены позже на первом панорамном изображении). Затем воздушная оболочка была автоматически спущена и притянута к аппарату, панели его постепенно раскрылись, и новая научная автоматическая станция стала проводить исследования марсианской поверхности и атмосферы.

 

МАРС ГЛАЗАМИ "МАРС-ПАСФАЙНДЕРА"

Уже через семь часов с борта "Марс-Пасфайндера" началась трансляция на Землю первых изображений марсианской поверхности. Все члены команды проекта, от инженеров до ученых, сгрудились у мониторов и с восхищением наблюдали, как кадр за кадром проходили на экране изображения первой обзорной панорамы места посадки. Эта панорама была получена при низком положении съемочной камеры (на высоте 1 м), когда ее штанга еще не была выдвинута на полную высоту (1 м 80 см), образно говоря - из положения с "колена", и была транслирована на Землю при довольно сильном сжатии данных. Тем не менее она поражала детальностью изображения марсианской поверхности на удалении от нескольких метров до самого горизонта, на расстоянии около 3 км. При первом взгляде на полную панораму было ясно, что этот ландшафт заметно отличается от ландшафта предыдущих посадок "Викингов". Мы были в восторге от увиденного разнообразия камней, поскольку одна из целей миссии (сесть в район с морфологически различными камнями) была достигнута. Но более всего поразил вид в юго-западном секторе. Здесь открылась сильно каменистая поверхность, изрезанная неглубокими ложбинами и грядами с островом-холмом размером около километра с двумя вершинами, возвышающимися над равниной на 30 м. Этот двугорбый холм сразу получил название Сдвоенные вершины, или Близнецы.

Запечатлеть на панораме живописный вид Марса было давней мечтой главного исследователя проекта по фотографическому эксперименту и разработчика стереокамеры - Питера Смита из Аризонского университета (г.Тусон). Помнится, как еще до запуска "Марс-Пасфайндера", на рабочих совещаниях по выбору мест посадок, Питер неоднократно склонял научную группу проекта выбрать эллипс посадки так, чтобы в поле зрения камеры оказались не только монотонные равнины, но и более высокие формы рельефа - горы или холмы. Его мечта осуществилась в лучшем виде. Наблюдая за его сияющими глазами, я вдруг вспомнил фразу из "Марсианских хроник" Рэя Бредбери: "...и он повернул голову, чтобы поглядеть на холмы и равнины Марса". В данной ситуации "голову" повернула камера и тем самым сделала мечту своего создателя реальной.

На следующее утро новую панораму древней флювиальной равнины Марса увидело все человечество.

Всю первую неделю функционирования "Марс-Пасфайндера" территория Лаборатории была буквально оккупирована огромной армией американских и иностранных журналистов. В специальном здании (им.Ван Кармана) размещался зал, где ежедневно члены команды "Марс-Пасфайндера" делились с журналистами самой свежей информацией и своими впечатлениями о работе. Во многих тенистых уголках (июль был жарким) можно было увидеть участников проекта, которых без устали интервьюировала журналистская братия вкупе с киношниками.

Но еще больше "подлили масла" в информационный огонь события следующего дня, на который был запланирован переход мини-марсохода "Соджорнер" с несущей панели (одной из солнечных панелей) на марсианский грунт. Еще в первый день при взгляде на полученное изображение этой панели было ясно, что развертывание спусковой дорожки осложнится тем, что фрагмент защитной оболочки аппарата нахлестнулся на солнечную панель, как раз в том месте, где находилась в свернутом состоянии (подобно дорожке, скатанной в валик) правая спусковая дорожка. Тут же было принято решение послать команду бортовому компьютеру провести маневр по закрытию-открытию этой солнечной панели. Контрольная съемка после такого маневра показала, что она освободилась от пут защитной оболочки. За этим последовала команда развернуть спусковые дорожки; данные телеметрии показали, что только правая дорожка коснулась поверхности грунта, а левая не дошла до нее и зависла на небольшой высоте. Так что волею судьбы "Соджорнеру" было суждено пойти направо, на север. Впервые за всю историю исследования планеты Марс в этот день должен был произойти выход на неизведанную планету самоходного средства перемещения, созданного на Земле и оборудованного чувствительными датчиками для определения химического состава и вооруженного тремя телевизионными мини-камерами. "Соджорнеру" была отведена важнейшая миссия - проторить первую дорожку на красной поверхности планеты. Успешно преодолев спуск, "Соджорнер" коснулся грунта передними колесами и, продолжая движение, уже вскоре стоял на марсианской поверхности всеми шестью колесами, вонзившись в нее маленькими (0.5 см) шипами.

Следуя исторической правде, справедливо напомнить, что этот мини-марсоход появился на Марсе не первым. Более двадцати трех лет назад две советские автоматические станции "Марс-2" и "Марс-6" сели на поверхность планеты, доставив на своем борту по марсоходу. Но они так и не вышли из посадочных аппаратов и стали историческими памятниками первым попыткам землян высадить на поверхность Марса автоматические передвижные аппараты.

И как надлежит действовать первопроходцам, "Соджорнер" в том месте, где впервые "ступили" его колеса, провел измерения химического состава марсианского грунта. Успешно "переночевав" в двух "марсоходовских шагах" от края посадочного аппарата, он поутру сфотографировал место первых измерений, затем опробовал на прочность грунт и двинулся в направлении первой каменной мишени, которую уже успели назвать именем Барнакла Билла. И опять исторический момент - это был самый первый на всей поверхности Марса (а она как никак равна поверхности всех континентов Земли) обломок марсианской породы, у которой впервые был измерен химический состав.

81 день "Соджорнер" направленно двигался вокруг посадочного аппарата и шаг за шагом изучал свойства и состав марсианского грунта и время от времени проводил точные измерения химического состава камней размером от нескольких десятков сантиметров до такого двухметрового гиганта, как уже известный камень Еги. С помощью телекамер "Соджорнера" были получены детальнейшие изображения (с лучшим разрешением до 1 мм) поверхности грунта, форм и текстуры камней. Время от времени марсоход поворачивался в сторону "родительского" аппарата и с помощью стереокамеры проводил его съемку. Затем "Соджорнер", забравшись на небольшую каменистую гряду, сфотографировал поверхность невидимой с посадочного аппарата депрессии, имеющей в поперечнике несколько десятков метров и покрытой системой дюн, на фоне которых опять же живописно виднелся холм Близнецы. Большое количество химических анализов камней, удаленных друг от друга, возможность "заглянуть в глаза" объекту изучения с близкого расстояния, детальная съемка разных типов поверхности - все это, несомненно, дает предпочтение марсоходам перед неподвижными посадочными средствами.

За время путешествия "Соджорнера" от камня Барнакл Билл до самого светлого камня Скуби Ду (12 дней) камера посадочного аппарата успела провести еще два сеанса панорамной съемки. Так, после развертывания мачты камеры на полную высоту, была сфотографирована "Монстр-панорама" с использованием спектрозональной съемки, а на 8 - 10-й день - цветная "Галерея-панорама", отдельные части которой снимались в одно и то же время марсианских суток, дабы сохранить близкую геометрию освещения поверхности. Еще более подробная научная информация получена после многодневных сеансов панорамной съемки, когда оба "стереоглаза" камеры фиксировали окружающий ландшафт через 12 спектральных фильтров. Данные этой съемки передавались на Землю с наименьшим сжатием, и качество изображений оказалось (по детальности и четкости) выше предыдущих. Такая панорама получила название "Суперпанорама". Кроме того, при комбинации (по специальной методике) семи-восьми фильтров с обоих "глаз" камеры были получены изображения поверхности с суперразрешающей способностью. Обработку "Суперпанорамы" и трехмерную реконструкцию изображений провел Т.Паркер - один из ведущих геологов проекта "Марс-Пасфайндер", сторонник гипотезы существования на Марсе в прошлом древнего океана.

На основе "Монстр-панорамы" создана первая стереопанорама поверхности Марса. Используя специальные очки-фильтры, можно увидеть трехмерное изображение всего марсианского ландшафта вокруг посадочного аппарата. При этом зрительный эффект столь высок, что, кажется, стоит лишь "перешагнуть" нижнюю границу панорамы и вы уже отправитесь в пеший маршрут по каменистой и довольно пересеченной (за счет ложбин и гряд) марсианской поверхности. Огромное изображение такой панорамы висело на стене в рабочей комнате оперативной научной группы, и здесь же (на большом столе со множеством фотографий, полученных камерой "Марс-Пасфайндера") находилось большое количество очков-фильтров. Очень часто сюда приходили посетители - сотрудники (инженеры, служащие, полицейские) и гости, желавшие увидеть, как выглядит Марс вблизи. Как правило, когда очередная группа надевала "чудо-очки" и обращала свои взоры на панораму, раздавался общий возглас изумления и восторга. И действительно, глядя на стереопанораму, вы оказывались во власти марсианских просторов, захватывающих и манящих.

При взгляде на множество камней, беспорядочно рассеянных вокруг, у меня невольно возникла ассоциация с ландшафтом Колумбийского плато (Ephrata Fan) или Марсианских холмов в Долине Смерти в пустыне Мoхаве. Следует добавить, что часть видимых на панораме мелких камней (менее 10 - 15 см) с остроугольными очертаниями скорее всего выброшены из ударного кратера (диаметром 1.4 км), вал которого четко виден на горизонте в южном секторе изображения.

На панорамах также обнаружено много морфологических свидетельств современной активности эоловых процессов. Это формы ветровой эрозии: дефляционные поверхности в виде участков остаточного гравия, эоловые полосы с подветренной стороны и котловинки с наветренной стороны крупных и мелких обломков а также формы эоловой аккумуляции: ветровые наносы со знаками ряби и дюны.

Детальная съемка "Соджорнером" (с разрешением изображения до нескольких миллиметров) позволила сделать очень важное наблюдение. Оказалось, что поверхность многих камней имеет ячеистую и (или) бороздчато-желобчатую структуру, которая в земных условиях формируется в результате ветровой абразии - процесса, действующего подобно пескоструйному аппарату. Необходимым условием такого проявления служит наличие песчинок в ветровом потоке. В зависимости от ориентировки ветрового потока относительно плоскости камня могут сформироваться либо ячеистая (при прямом ударе песчинок о камень), либо бороздчато-желобчатая (при косом ударе) текстуры. Это наблюдение вызвало непростой вопрос: откуда на Марсе мог взяться кварцевый песок? До недавнего времени считалось, что там в силу более примитивного (по сравнению с Землей) развития недр не могли сформироваться породы, богатые кремнеземом, одним из самых распространенных на Земле минералов. Однако уже самые первые измерения химического состава марсианских камней показали, что их состав скорее всего отвечает андезитовым породам, которые обогащены двуокисью кремния. Так, например, данные химического анализа камней Барнкл Билл и Шарк, пересчитанные по специальной методике в наиболее правдоподобные формулы минералов, показали, что они могут состоять из ортопироксенов, полевых шпатов и кварца с примесью окислов железа и титана. При этом доля кварца может составлять 12% объема минеральной смеси.

Если суммировать впечатления о геологии района посадки "Марс-Пасфайндера", основанные на анализе панорамных изображений (как с посадочного аппарата, так и с "Соджорнера"), то можно уверенно сказать следующее. Видимый вокруг "Марс-Пасфайндера" марсианский ландшафт скорее всего был сформирован в результате размыва отложений катастрофических потоков в завершающую стадию их активности. В последующий длительный период геологической истории планеты рельеф дельтовой равнины, образованной долинами Тиу и Арес, подвергался химическому и физическому выветриванию, ветровой переработке самого поверхностного слоя отложений. Тонкие эоловые наносы скорее всего не задерживаются надолго на одном месте, а под действием ветров мигрируют, время от времени переваливая через грядовый рельеф местности. Характер текстуры поверхности многих камней может рассматриваться как морфологическое свидетельство активности на Марсе (в настоящее время или в недавнем прошлом) ветровой абразии. Обнаженный ветром светлый и более плотный подповерхностный материал (типа сцементированных корочек), встреченный вокруг посадочного аппарата, мог сформироваться в результате обогащения грунта солевыми минералами.

"Марс-Пасфайндер" проводил и астрономические наблюдения. Уже на третий день после посадки был сфотографирован меньший спутник Марса - Деймос. Впервые с поверхности "родительской" планеты получены спектры отражения ее естественного спутника. В дальнейшем неоднократно проводились съемки и другого спутника - Фобоса. Результаты ночной съемки оказались полезными и для изучения свойств марсианской атмосферы. Что касается Солнца, то наблюдения за ним велись от восхода до заката при разных его высотах над горизонтом и азимутах относительно посадочного аппарата. При этом съемка Солнца осуществлялась через разные фильтры, изучались оптическая толща марсианской атмосферы, количество и размер пыли и водяного пара в ней. Восходы и закаты Солнца на Марсе - яркое зрелище, и камера "Марс-Пасфайндера", конечно, неоднократно запечатлела их. В момент заката исследовалось распределение пыли в атмосфере, которая служит существенным препятствием на пути солнечного света в разных цветовых областях спектра. Так, розово-красноватый цвет марсианского неба вызван поглощением солнечного света в голубой части видимой области спектра частицами пыли, а свет в красной области спектра рассеивается в небесном пространстве такими частицами. В земной атмосфере происходит обратная картина - в ней преимущественно рассеивается свет голубой части оптического спектра, что и придает ей голубой тон.

Съемочной группе проекта очень хотелось запечатлеть, как выглядит Земля в предрассветном небе Марса. И вот на 16-й день работы была предпринята попытка сфотографировать нашу планету. Однако, как часто случается при астрономических наблюдениях, помешали неблагоприятные погодные условия. Облака, состоящие из мелких кристалликов льда на пылевых частицах, полностью скрыли от "глаз" "Марс-Пасфайндера" (и к огромному сожалению от нашего взора) вид Земли. Такие облака розоватого оттенка формируются в ночной атмосфере Марса на высоте около 16 км и быстро исчезают в первых лучах Солнца.

Как и любой космический проект, настоящая миссия имела свой номинальный срок существования. В реальности "Марс-Пасфайндер" значительно "пережил" эти сроки и проработал 85 дней при активном функционировании всех его систем. Начиная с 28 сентября связь с аппаратом практически прекратилась из-за сбоя "отживших" свой срок энергетических систем. После многочисленных попыток связаться со станцией в начале ноября НАСА официально сделало заявление об окончании миссии. За срок своей работы эта станция передала на Землю около 2.6 млрд бит научной и технической информации, включая 16 000 изображений марсианской поверхности, полученных с посадочного аппарата, и 550 снимков, полученных камерами "Соджорнера". В настоящее время научный коллектив проекта проводит обработку и анализ этой информации. Уже появились первые публикации по предварительным данным - в журнале "Science" (5 декабря 1997 г.), а часть результатов докладывалась на научных конференциях. Однако, думается, наиболее важные научные анализы этой миссии появятся в печати не ранее середины 1998 г.

ЭСТАФЕТА ПРОДОЛЖАЕТСЯ

Не успели еще остыть впечатления от результатов работы "Марс-Пасфайндера", как в небе Красной планеты появилось уже другое творение рук человеческих - американский космический аппарат "Марс-Глобал-Сервейер", который вышел на орбиту вокруг Марса 11 сентября 1997 г. В этот день "Соджорнер" еще продолжал трудолюбиво работать на небольшой каменистой гряде в 10 м от посадочного аппарата, названной Садом камней. "Марс-Глобал-Сервейер" прибыл к Марсу, имея на своем борту четыре научных инструмента: ТЕС - термо-эмиссионный спектрометр; МОЛА - высокоточный лазерный альтиметр, МОК - орбитальную камеру сверхвысокого разрешения до 1.5 м и магнитометр для исследования магнитного поля.

Первоначально планировалось, что после выхода "Марс-Глобал-Сервейера" на околомарсианскую орбиту в течение четырех месяцев будет формироваться основная круговая (полярная) орбита с высотой 250 км. Но еще в начале перелета станции к Марсу одна из солнечных панелей не смогла полностью раскрыться, и ее нештатное положение значительно затянуло время формирования основной орбиты, которое продлится до конца 1998 г. Тем не менее уже за первые два месяца облета планеты с "Марс-Глобал-Сервейера" получены десятки детальных снимков поверхности с разрешением 4.5 м, множество спектральных анализов состава поверхности и атмосферы в диапазоне длин волн 6 - 50 мкм и высокоточных топографических профилей планеты. Кроме того, в ходе первых магнитометрических исследований получены данные о существовании в коре аномалий остаточной намагниченности - "вмороженной" памяти о когда-то существовавшем магнитном поле. Накопление наблюдений о магнитных аномалиях в коре в дальнейшем поможет реконструировать раннюю историю марсианских недр. А пока пожелаем удачи этой интереснейшей миссии, перехватившей эстафету исследования Красной планеты от "Марс-Пасфайндера".