Марс — наш!

Марс всегда был не наш. Так исторически сложилось, что США взялись за исследование Красной планеты, а СССР — Венеры. Вернее, у Советского Союза с Венерой получалось гораздо лучше, чем с Марсом. Он стал просто роковым для нашей космонавтики — одиннадцать миссий полностью провалились: пять раз авария ракеты, три раза не сработала разгонная ступень, несколько раз терялась связь. Ещё семь советских миссий долетели до Марса, но ничего не смогли сделать: промахнулись, вновь потеряли связь. Единственной удачной попыткой можно считать "Марс-5" 1974 года, когда спутнику удалось проработать пару недель. Во всех остальных случаях наше покорение Красной планеты заканчивалось ничем.

Последняя громкая неудача — это "Фобос-грунт" 2011 года, у которого вовремя не включилась маршевая ступень. Межпланетная станция не смогла покинуть окрестности Земли, оставшись на низкой околоземной орбите, и 15 января 2012 года сгорела в плотных слоях земной атмосферы. После всех этих провалов нам очень нужен и важен "ЭкзоМарс", именно поэтому любая подробность этой миссии так интересна.

Долгий путь к космодрому

Проект "ЭкзоМарс" разрабатывался Европейским космическим агентством (ESA) в рамках программы по изучению Солнечной системы "Аврора". Проект многократно откладывался и перезапускался, менялись участники и состав миссии. Изначально в рамках "ЭкзоМарса" планировался запуск одного большого марсохода, затем неподвижной метеорологической станции, затем двух маленьких марсоходов, затем…

Миссия на Марс была утверждена в 2005 году, а сам запуск по первоначальным планам должен был состояться в 2011-м при помощи ракеты-носителя "Союз-ФГ" и использовании разгонного блока "Фрегат". Вскоре начались первые проблемы с финансированием. Лидер проекта в составе ESA (Италия) сократил финансирование. Проект пришлось заморозить, а запуск отложить.

В 2008 году NASA представило проект марсианского научного орбитального аппарата Mars Science Orbiter. Спустя год концепция поменялась, а в состав разработчиков аппарата вошло ESA. Название пришлось поменять, проект объединили с "ЭкзоМарсом", а запуск перенесли на 2016 год. Всё дело в том, что стартовое окно — время, оптимальное для запуска космических аппаратов с Земли на Марс — очень короткое. В этот момент Земля и Марс находятся на максимально близком друг от друга расстоянии. Окно длится не более месяца, а "межоконный" период составляет 720 дней. Именно поэтому все переносы в марсианских проектах привязаны к стартовому окну и достаточно продолжительны. Любая проблема или неисправность сразу отодвигают старт проекта на два года.

В октябре 2009 года было решено, что проект "ЭкзоМарс" будет состоять из двух запусков. В 2016 году к Марсу стартуют неподвижная станция для размещения на его поверхности и Mars Science Orbiter. А через два года, в 2018-м, к Марсу отправится ракета с марсоходом. На тот момент планировалось использовать для запуска американские ракеты-носители "Атлас-5".

Спустя три года ситуация поменялась ещё раз. В феврале 2012-го NASA официально вышло из программы "ЭкзоМарс" из-за недостатка финансирования. ESA пришлось поменять и способ доставки научных аппаратов. Уже в апреле того же года был заключён контракт с Роскосмосом о совместном участии в проекте "ЭкзоМарс". Год спустя в Париже глава Роскосмоса Владимир Поповкин и глава ESA Жан-Жак Дорден подписали официальный договор о проведении совместной межпланетной программы. Основным транспортом проекта стала ракета-носитель "Протон-М" с разгонным блоком "Бриз-М". Также Роскосмос изготовил научные приборы для Trace Gas Orbiter.

Есть ли жизнь на Марсе?

Основная цель проекта "ЭкзоМарс" — это поиск возможных следов прошлой или настоящей жизни на Марсе. В 2003 году несколько астрономических групп независимо друг от друга обнаружили на Марсе следы метана. Этот простейший углеводород сопутствует органической жизни на Земле и является продуктом жизнедеятельности бактерий. Именно поэтому обнаружение метана в атмосфере Марса вновь подняло вопросы о возможности существования жизни на Красной планете. Впрочем, метан может образовываться не только биогенным способом, но и термогенным, например в результате вулканической деятельности. В атмосфере Марса метан распадается гораздо быстрее, чем на Земле, всего за месяц, поэтому учёные очень хотят определить источник его появления.

В "ЭкзоМарсе" за это отвечает орбитальный зонд Trace Gas Orbiter. На нём установлены два специальных прибора для определения источника метана на Марсе. Это NOMAD (Nadir and Occultation for MArs Discovery) — группа из трёх спектрометров для определения состава атмосферы. Два работают в инфракрасном спектре, один в ультрафиолетовом. Эти приборы помогут определить состав атмосферы Марса, наличие в ней метана и других следовых газов. Если в атмосфере обнаружится сернистый ангидрид, это укажет на вулканический способ происхождения метана, если же найдутся этан и пропан, то возможно, что это результат жизнедеятельности бактерий. NOMAD создан с участием специалистов из Бельгии, Испании, Италии, Великобритании, США и Канады.

Другой прибор — это ACS, набор инструментов для изучения атмосферы, созданный в России. Он дополняет NOMAD, а также может делать фотографии Солнца, которые нужны для анализа затмений. Оба прибора будут срабатывать дважды за оборот спутника вокруг Марса и измерять спектральный анализ атмосферы, когда её просвечивает Солнце. По мере изменения орбиты учёные получат точную картину марсианской атмосферы на всём диапазоне высот.

Дополнительно на зонде установлена специальная камера высокого разрешения CaSSIS, которая поможет составить карту мест Марса, где содержится метан. Есть на Trace Gas Orbiter и экспериментальный российский детектор нейтронов, который сможет обнаружить залежи льда под поверхностью Марса на глубине до одного метра. Он регистрирует поток нейтронов с определённой энергией и сможет составить точные карты марсианских ледников.

Впоследствии, в 2019 году, после окончания планируемых научных работ, Trace Gas Orbiter останется на орбите и начнёт работать в качестве станции-ретранслятора для марсохода и автоматической марсианской станции.

Проработает зонд в атмосфере Марса всего год с лишним, просто очень уж долго он будет тормозить. Атмосфера Красной планеты очень разрежённая, особенно в верхних слоях, тормозить в ней долго, медленно и малоэффективно. Зонд уже находится на орбите Марса, но включит основные научные приборы и снизится на необходимую высоту только через год. Масса проекта (и связанная с ней стоимость запуска) не позволила включить в его состав реактивный двигатель для изменения скорости, поэтому было решено пожертвовать временем. 

Планетарный десант 

Зонд Trace Gas Orbiter отделил от себя модуль "Скиапарелли" за три дня до достижения поверхности планеты — 16 октября 2016 года. Он применил атмосферное торможение и начал выходить на необходимую орбиту (400 километров над поверхностью планеты), а посадочный модуль устремился прямо к поверхности Марса. "Скиапарелли" войдёт в атмосферу Марса 19 октября со скоростью 21 000 км/ч. От нагрева при входе в атмосферу его защитит специальный тепловой щит, его температура, по расчётам, достигнет 1500 градусов Цельсия.

Посадочный модуль сначала замедлится при помощи аэродинамического торможения, затем выпустит парашют. Полное торможение и мягкая посадка будут проводиться ракетным двигателем с помощью навигационной и управляющей системы, основанной на специальном высотомере. На высоте двух метров от поверхности Марса "Скиапарелли" снизит скорость до нуля, зависнет, а потом упадёт. 

После приземления у модуля есть всего несколько суток на эксперименты. Его автономность ограничена зарядом аккумуляторных батарей, но и за это время "Скиапарелли" успеет выполнить замер электрических полей на поверхности Марса. Но главное, чтобы модулю удалось совершить мягкую посадку. Это тест перед запуском 2018 года. В зависимости от того, насколько удачно приземлится модуль, станет понятно, получится ли это с марсоходом, втрое большим по весу.

В 2018 году полезной нагрузкой следующей миссии станут автоматическая марсианская станция, поверхностная платформа и марсоход. Подготовка к запуску уже ведётся. Однако основное внимание приковано к Trace Gas Orbiter и "Скиапарелли", летящим к Марсу сейчас. У России уже очень давно не было удачных проектов по исследованию Красной планеты. Сейчас нам нужен успех как никогда.

Нам нужна одна победа

Через несколько дней после старта миссию "ЭкзоМарс" сфотографировали астрономы сразу из нескольких стран. Внимание астрономов всего мира привлекли шесть светлых пятен вокруг космического аппарата. Анатолий Зак, известный космический обозреватель, бывший журналист "Независимой газеты" и основатель russianspaceweb.com, утверждал, что "Бриз-М" взорвался после выхода на орбиту. Более того, учёный предполагал, что теперь вся миссия под угрозой.

Спустя несколько часов поступило опровержение. Европейское космическое агентство рассказало, что сам "ЭкзоМарс" на снимки не попал: он уже улетел дальше, а изображение, которое мы видим на фотографии, — разгонный блок "Бриз-М", отработавший штатно и отделившийся от миссии после разгона. Сам "ЭкзоМарс" исправно подавал необходимые сигналы и добрался до Марса без проблем. Теперь дело только в посадке.