В понедельник была успешно запущена российская ракета-носитель «Протон» с двумя роботизированными космическими аппаратами, что положило начало семимесячному полету на Марс. Это первый этап миссии «Экзомарс», ставшей результатом партнерства Европейского космического агентства и Российского федерального космического агентства «Роскосмос». Цель сотрудничества — доставить на Марс исследовательские зонды и определить, существует ли там (или существовала ли когда-нибудь) инопланетная жизнь. Запуск был произведен в 12 часов 31 минуту по московскому времени.
Программа «Экзомарс» предусматривает два полета к Красной планете: сегодняшний запуск и второй, запланированный на 2018 год. Запущенная в понедельник ракета «Протон» несет на борту орбитальный модуль Trace Gas Orbiter, который займется анализом состава атмосферы планеты, и посадочный аппарат, получивший свое имя в честь итальянского астронома Джованни Скиапарелли. Оба они будут доставлены к Марсу в октябре текущего года, сообщает Европейское космическое агентство. Прибыв на орбиту, модуль Trace Gas Orbiter начнет обращаться по ней, делая замеры газов в атмосфере. Конкретно этот орбитальный аппарат будет искать следы метана, указывающего на то, что на поверхности планеты может или могла существовать биологическая жизнь.
Задача спускаемого аппарата Скиапарелли — совершить посадку на поверхности Марса. Посадка должна показать, что ЕКА и Роскосмос обладают необходимой техникой и технологиями для мягкой посадки аппаратов на марсианской поверхности. Это своего рода пробное испытание перед запуском следующего космического аппарата «Экзомарс» с марсоходом, который состоится в 2018 году. Марсоход предназначен для исследования планеты и сбора образцов почвы в рамках поиска биологической жизни. Если аппарат Скиапарелли успешно совершит посадку, это наверняка сможет сделать и следующий аппарат с марсоходом.
Исследователи надеются, что если в рамках миссии «Экзомарс» удастся найти признаки или следы жизни, это станет серьезным вдохновляющим толчком для следующего полета на Красную планету, в результате которого на Землю будут доставлены образцы. Дистанционно изучать образцы марсианской почвы трудно, ведь весь анализ должен полностью проводить космический аппарат, а полученные данные очень непросто передавать на большое расстояние. Но если образцы благополучно доставить на Землю, специалисты в земных лабораторных условиях смогут изучить их намного детальнее. «Это будет логичный следующий шаг, — сказал научный сотрудник программы „Экзомарс“ из ЕКА Хакан Сведхем (Hakan Svedhem). — Если мы сейчас найдем жизнь на Марсе, то обязательно захотим понять, что это за жизнь».
Решая загадку метана
Орбитальный модуль Trace Gas Orbiter будет искать в марсианской атмосфере самые разные газы, но больше всего ученых интересует метан, говорит Сведхем. ЕКА отмечает, что 90% метана в земной атмосфере это результат разложения биологической массы. Присутствие газа в атмосфере Марса может стать указанием на то, что и там тоже была или есть жизнь.
О метане на Красной планете говорят десятилетиями. Вездеход НАСА Curiosity и спутник ЕКА Mars Express обнаружили следы этого газа в марсианской атмосфере, а наземные телескопы зафиксировали наличие метана на Марсе в 2003 году, о чем сообщило НАСА. Это интригующие открытия, поскольку газ присутствует на Марсе лишь в строго определенных районах, о чем говорит планетолог Ник Шнайдер (Nick Schneider), работающий по программе НАСА MAVEN. «Если вы видите его в одном месте, это верный признак того, что там можно найти нечто интересное, — подчеркивает Шнайдер. — Может, это колония жизни, сохранившейся лишь в определенном регионе».
Но открытие метана оказалось временным: замеченный в 2003 году в телескоп газ к 2006 году почти полностью исчез. А Curiosity зафиксировал четыре больших скачка в концентрации метана в конце 2013 года, но повторно его содержание пока не измерял. Это странно, так как метан имеет продолжительность жизни от 300 до 600 лет. Именно столько времени требуется Солнцу, чтобы расщепить его молекулы. Ученые не знают, почему измерение метана ведется таким образом, и по этой причине некоторые исследователи даже сомневаются в его присутствии на Марсе. Например, один специалист полагает, что марсоход Curiosity мог обнаружить утечку собственного метана, а не марсианский газ.
Trace Gas Orbiter призван дать ответы на эти вопросы. Говорит Шнайдер: «Этот аппарат способен делать такие измерения, с которыми никто не поспорит». Приборы орбитального модуля будут наблюдать за атмосферой против Солнца, анализируя, как свет меняет прозрачность газов. Это покажет состав марсианской атмосферы, отмечает Сведхем. По его словам, приборы аппарата настолько чувствительны, что могут определить, является ли источник метана биологическим. «Это самый тонкий из всех приборов, отправленных на Марс», — говорит Сведхем.
Но пройдет немало времени, прежде чем мы узнаем, какие газы нашел Trace Gas Orbiter. Когда космический корабль долетит до Марса, он будет еще год сбрасывать скорость до необходимой и выходить на нужную высоту для орбитального полета. Это процесс, известный как аэродинамическое торможение. Зонд приступит к исследованию атмосферы, выйдя на заданную орбиту на высоте 400 километров над Марсом. Это произойдет примерно в декабре 2017 года.
Исследование поверхности
Спускаемый аппарат Скиапарелли начнет работать сразу по прибытии на Марс в октябре текущего года. Сначала он отделится от модуля Trace Gas Orbiter, и спустя три дня начнет снижение для совершения посадки на Марсе. На этапе начального снижения и прохождения марсианской атмосферы космический аппарат будет защищать тепловой щит, а на высоте 11 километров раскроются парашюты. Затем тепловой щит и парашюты будут сброшены, и начнут работу крошечные двигатели малой тяги в нижней части аппарата. Благодаря им спускаемый аппарат зависнет на высоте двух метров над поверхностью, после чего двигатели выключатся, и он опустится на Марс.
Это очень сложный процесс, так как надо погасить скорость, составляющую 21 тысячу километров в час. Давление в марсианской атмосфере в 100 раз ниже земного, а поэтому там меньше воздуха, создающего трение и тормозящего падающий предмет. Поэтому и нужны два парашюта и двигатели малой тяги, дабы аппарат Скиапарелли не врезался на скорости в поверхность. Такие методы будут использованы и в перспективе для посадки вездехода «Экзомарс» в 2019 году, который гораздо крупнее. Спускаемый аппарат Скиапарелли весит около 600 килограммов, а марсоход вместе со всеми системами обеспечения и посадки будет весить почти 1 800 килограммов.
После посадки у спускаемого модуля Скиапарелли будет немного работы. У него нет солнечных панелей для подзарядки, а его собственной батареи хватит всего на 2-5 дней. Но этот аппарат оснащен несколькими приборами, которые будут следить за погодой и окружающей атмосферой во время его недолгой миссии. Все приборы для поиска жизни будут установлены на следующем аппарате. У робота будет бур, способный брать образцы почвы на глубине до двух метров, а также девять приборов на борту, которые позволят проводить анализ образцов на признаки жизни.
Если «Экзомарс» найдет биологические следы, этого все равно может оказаться недостаточно, чтобы со всей определенностью сказать: «Жизнь на Марсе есть». «Если мы обнаружим такие следы, это будет абсолютно фантастическое достижение, но затем нам надо будет охарактеризовать их», — говорит Сведхем. Не исключено, что вездеход найдет образцы древних марсианских окаменелостей, а может, он по ошибке отыщет организмы, завезенные с Земли. Ученым нужно, чтобы марсианские образцы были доставлены на Землю — ведь только в этом случае они смогут узнать истинное происхождение жизни, найденной на Красной планете. Получив образцы, они в лабораторных условиях смогут разобрать состав марсианской почвы. Но это будет исключительно масштабный проект, поскольку потребуется дополнительная ракета, способная подняться с поверхности Марса, а также космический аппарат для доставки на Землю образцов.
Объем финансирования для программы доставки марсианских образцов скорее всего будет зависеть от того, что найдет «Экзомарс». Но не исключено, что в ходе этой программы Марс будет объявлен мертвой планетой. «Я думаю, нам исключительно повезет, если мы найдем жизнь, — говорит Шнайдер. — Ведь вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе, и была ли она там в прошлом, пока еще так и не решен».
