Проекты, которые мы обсудили в предыдущих главах, безусловно интересны. Некоторые из них вполне можно реализовать в самом ближайшем будущем и для этого даже не понадобится привлекать государственное финансирование, как это было в недавнем прошлом. Космонавтика (а особенно околоземная, орбитальная) перестает быть государственной вотчиной; в эту сферу человеческой деятельности приходят небольшие корпорации и частные лица, что не может не радовать, поскольку в этом виден залог ее дальнейшего развития, который не зависит более от политической или военной конъюнктуры.
Тем не менее существует еще один глобальный проект, который, смею надеяться, будет реализован в обозримом будущем, но который потребует объединения усилий всех мировых держав. Это — экспедиция на Марс, главная задача которой — выяснить, есть ли там жизнь…
Различные народы в разные времена по-разному представляли себе количество и уровень цивилизаций, которые могут существовать во Вселенной. Даже в рамках европейской цивилизации эти оценки со временем подвергались значительным изменениям. Например, в XVII веке довольно широкое распространение получила идея обитаемости всех без исключения планет Солнечной системы.
Христиан Гюйгенс (1629–1695), известный выдающимися работами в области оптики, написал трактат о множественности обитаемых миров, в котором утверждал, что на Меркурии, Марсе, Юпитере и Сатурне есть «поля, согреваемые добрым теплом Солнца и орошаемые плодотворными росами и ливнями». В «полях», полагал Гюйгенс, обитают растения и животные. В противном случае эти планеты «бы ли бы хуже нашей Земли», что астроном считал абсолютно неприемлемым.
Такой довод, столь странно звучащий в наши дни, основывался на развитых Коперником представлениях об окружающем мире, согласно которым Земля не занимает особого места среди планет, и Гюйгенс разделял эти взгляды. По той же причине он полагал, что на планетах должны жить разумные существа: «возможно, не в точности такие люди, как мы сами, но живые существа или какие-то иные создания, наделенные разумом». Подобное заключение казалось Гюйгенсу столь бесспорным, что он писал: «Если я ошибаюсь в этом, то уже и не знаю, когда могу доверять своему разуму, и мне остается довольствоваться ролью жалкого судьи при истинной оценке вещей».
Мало что изменилось в этих в этих представлениях и столетие спустя. Известный философ Иммануил Кант (17241804) в своем труде «Всеобщая естественная история и теория неба» писал: «…большинство планет, несомненно, обитаемы, а необитаемые со временем будут населены. […] Вещество, из которого состоят обитатели различных планет, в том числе животные и растения, вообще должно быть тем легче и тоньше, чем дальше планеты отстоят от Солнца. Совершенство мыслящих существ, быстрота их представлений становятся тем прекраснее и совершеннее, чем дальше от Солнца находится небесное тело, на котором они обитают».
Из приведенной цитаты родилась целая теория о том, что чем дальше планета от Солнца, тем она старше, а следовательно, разумная раса, населяющая, скажем, Марс, гораздо древнее и мудрее человечества.
В течение следующих двух столетий вера в возможность внеземной жизни претерпевала подъемы и спады по мере того как новые открытия, объясняющие природу жизни на Земле и условия на соседних планетах, следовали из новых достижений в способах научных исследований.
Уже тогда наиболее подходящим пристанищем для внеземной жизни считался Марс. Причины всеобщего увлечения Марсом очевидны. Красноватый цвет планеты и ее петлеобразные движения по небу издавна привлекали особое внимание. Тщательные наблюдения Марса, выполненные Тихо Браге (1546–1601), позволили Иоганну Кеплеру (1571–1630) сформулировать и опубликовать три основополагающих закона движения планет. Еще при жизни Кеплера изобретение телескопа позволило ученым разглядеть постоянные детали на красноватом диске Марса. Дальнейшие наблюдения привели к открытию полярных шапок, облаков, сезонных изменений контрастности светлых и темных областей.
В последние десятилетия XIX века к загадкам Марса прибавилась еще одна. В 1877 году итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835–1910) из Милана на основании своих наблюдений сделал рисунок, вошедший впоследствии во все книги о Марсе, — сеть геометрически правильных линий, которые он назвал «canali», что в переводе означает и не каналы вовсе, как можно подумать и как подумали, а «русла рек».
Скиапарелли был очень осторожным человеком и не торопился с выводами. Выводы за него сделали другие. Против своей воли итальянский астроном стал первооткрывателем марсианской цивилизации. Однако и он ошибся. Оптический обман, вызванный несовершенством телескопа и заставивший глаз видеть непрерывные линии там, где на самом деле были лишь темные точки, сыграл с астрономом злую шутку.
«Каналы» вызвали горячую полемику, в которую включились столь опытные наблюдатели, как Барнард в США и Антониади во Франции, твердо убежденные, что каналы не существуют, в то время как другие утверждали, что каналы не только видны при визуальных наблюдениях, но и могут быть сфотографированы. Но сильнее всех в реальность марсианских каналов верил Персиваль Ловел (1855–1916), который построил собственную обсерваторию во Флагстаффе (штат Аризона). Там он провел тщательные наблюдения Марса с помощью 24-дюймового телескопа и составил карту сети каналов, покрывающих всю поверхность планеты, за исключением ледяных полярных шапок.
Казалось, что эта сеть подвергается сезонным изменениям одновременно с изменениями в обширных темных областях Марса. Каналы всегда темнели, а иногда раздваивались с началом марсианского лета. Ловел предположил, что каналы построили разумные марсиане, чтобы подвести воду от тающих полярных шапок для орошения темных областей, которые иначе не дали бы урожая. Сезонное увеличение контрастности между светлыми и темными областями, утверждал Ловел, — это прямое следствие роста растений в темных областях в летнем полушарии. Он полагал, что наблюдаемое потемнение (и раздвоение) каналов происходит потому, что растительность вдоль них бурно разрастается с наступлением марсианской весны, а это улучшает видимость каналов для удаленного наблюдателя.
Мировая общественность, вообще склонная к принятию всевозможных чудес и сенсаций, с восторгом отнеслась к идеям Довела, подкрепленным многочисленными наблюдениями других астрономов. Сомнений не оставалось уже ни у кого: Марс населен, и жители Марса намного превосходят по своему развитию землян.
В первые десятилетия XX века астрономы разработали мощные астрофизические методы, применение которых к изучению Марса нанесло тяжелый удар по гипотезе Довела.
Радиометрические наблюдения показали, что средняя температура на Марсе значительно ниже точки замерзания воды, а во время марсианской ночи еще почти на 100 °C ниже. Астрономам не удалось обнаружить пары воды или кислород в атмосфере Марса, и они все больше утверждались во мнении, что атмосфера должна быть чрезвычайно разреженной.
Тем не менее в отсутствие прямых доказательств, свидетельствующих в пользу той или иной гипотезы, горячая полемика по вопросу о жизни на Марсе продолжалась.
В Советском Союзе одним из наиболее сведущих специалистов по этому вопросу считался академик Гавриил Тихов (1875–1960). Откроем стенограмму его лекции «Новейшие исследования по вопросу о растительности на планете Марс», прочитанной в 1948 году. В заключительном разделе мы обнаружим уверенное заявление:
«…Исключительное значение приобретает открытие, сделанное в 1947 г. американским астрономом Куйпером.
Пользуясь мощными инструментами Иеркесовской обсерватории, он обнаружил, что атмосфера Марса содержит, по крайней мере, столько же углекислого газа, как и земная атмосфера.
Больше того: оказалось, что таких ядовитых газов, как аммиак и метан, в изобилии имеющихся в атмосферах больших планет, на Марсе совсем нет.
Значит, на этой планете, несмотря на ее суровый по сравнению с Землей климат, жизнь растений вполне возможна.
А отсюда не исключена возможность и того, что на Марсе может существовать и животный мир».
Таким образом, и в конце 40-х годов вопрос о жизни на Марсе все еще оставался открытым, и всем уже было понятно, что ответить на него можно только путем непосредственных наблюдений — послав к Марсу автоматическую обсерваторию, способную поддерживать связь с Землей.
Такая возможность вскоре представилась. В Советском Союзе и в Америке появились ракеты-носители, мощности которых было достаточно, чтобы отправить полезный груз к другой планете. И вот тут ученые вдруг столкнулись с рядом непреодолимых проблем.
Словно злой рок витает над марсианской программой.
Две трети зондов, отправляемых в сторону красной планеты, погибают или теряются при очень странных обстоятельствах.
Ни одна другая планета Солнечной системы не обходилась так дорого космическим агентствам СССР и США.
Пойдем по порядку. Первую автоматическую станцию к Марсу, проходившую под обозначением «1М», советские конструкторы планировали отправить в сентябре 1960 года, когда образовалось «астрономическое окно» для таких пусков.
Уже для этой станции профессор Александр Лебединский подготовил блок оборудования, включавший фототелевизионное устройство и спектрорефлексометр, призванный определить, есть ли жизнь на Марсе. Сергей Королев предложил предварительно проверить этот блок в степи. К восторгу ракетчиков прибор показал, что на Байконуре жизни нет.
В результате оборудование Лебединского оставили на Земле.
Из-за задержек с подготовкой станции и ракеты старт все время откладывался. В конце концов, когда надежды на то, что станция пройдет вблизи красной планеты, уже не оставалось, запуск состоялся. 10 октября ракета-носитель «Молния» с аппаратом «М» № 1 ушла со старта. Однако тут же потерпела аварию.
Причину установили довольно быстро. Две первые ступени носителя работали нормально. Но на участке работы третьей ступени прошла ложная команда, и ракета начала отклоняться от расчетной траектории полета. Автоматика выдала команду на отключение двигателя, и ракета со станцией устремилась к Земле, а потом сгорела в атмосфере над Восточной Сибирью.
Лихорадочно подготовили второй пуск. Он состоялся 14 октября. И опять авария. На этой раз нарушилась герметичность системы подачи жидкого кислорода. Керосиновый клапан, установленный на третьей ступени, облитый жидким кислородом, замерз, и двигатель третьей ступени не смог включиться. Ракета со станцией «1М» № 2 сгорела в атмосфере над Сибирью.
В 1962 году наступил новый благоприятный период для пуска станций в сторону Марса. На этот раз удалось подготовить три станции — они проходили под обозначением «2MB», чем подчеркивалась их универсальность и возможность использования как для полета к Марсу, так и к Венере.
Две из них, которые вышли на околоземную орбиту 24 октября и 4 ноября 1962 года, повторили судьбу своих предшественниц. Вновь не сработали разгонные блоки, и станции не увидели космических далей.
Однако один пуск успехом все-таки завершился. 1 ноября 1962 года разгонный блок перевел на траекторию полета к Марсу автоматическую станцию, известную ныне под названием «Марс-1». Почти пять месяцев с ней удавалось поддерживать связь. За это время станция приблизилась к Марсу на расстояние в 195 000 километров. Но 21 марта 1963 года из-за неполадок бортовой аппаратуры она «замолчала».
Следующую попытку запустить станцию к Марсу советские ученые предприняли 30 ноября 1964 года. Тогда к Марсу должна была отправиться станция «ЗМВ-4А». Ее удалось вывести на околоземную орбиту, но из-за сбоя в системе ориентации станция ушла в свободный полет.
В те времена, когда удавалось включить разгонный блок и свести станцию с околоземной орбиты, но направить ее не в сторону нужной планеты, а неизвестно куда, для официального сообщения о ней использовали название «Зонд». Также поступили и с «ЗМВ-4А», которой присвоили имя «Зонд-2».
Теперь в любой книге по истории космонавтики вы можете прочитать, что «Зонд-2» был специально запущен для отработки научно-исследовательского оборудования и проведения испытаний плазменных электроракетных двигателей, находившихся на борту. На самом же деле этот запуск был полным провалом.
Не очень хорошо поначалу складывались дела и у американцев.
Первой межпланетной автоматической станцией НАСА, запущенной к Марсу 5 ноября 1964 года, был «Маринер3» («Mariner-З»). Уже на раннем этапе полета станция вышла из-под контроля: похоже, она не освободилась от теплозащитной оболочки из стекловолокна на выходе из земной атмосферы и не смогла удержаться на проектном курсе из-за лишнего веса.
Три недели спустя, 28 ноября 1964 года, был запущен «Маринер-4». Фортуна улыбнулась американцам — станция пролетела в 10 тысячах километров от Марса и передала на Землю 21 фотографию. Темные снимки показали густо изрытую кратерами безжизненную поверхность планеты. Это был первый взгляд человека на Марс с близкого расстояния, и этот беглый взгляд развеял многие мифы. 24 февраля и 27 марта 1969 года НАСА запустило к Марсу еще две автоматические станции — «Маринер-6» и «Маринер-7». Первая пролетела в 3390 километрах от Марса и сделала 76 фотографий; вторая приблизилась на расстояние в 3500 километров и прислала на Землю 126 снимков.
Перед исследователями открылся негостеприимный мир — однообразный и безжизненный. В холодном суровом свете марсианского дня развеялись, словно призраки, теории, подобные теории Персиваля Ловела на заре XX века.
Представитель НАСА заявил: «Мы получили превосходные снимки. Они даже лучше, чем мы могли надеяться еще несколько лет назад. Но что они нам показывают? Унылый ландшафт, безнадежно мертвый. Мало что еще удастся обнаружить».
Следующее десятилетие показало ошибочность этого мнения.
В том же 1969 году советская марсианская программа опять зашла в тупик. Две попытки вывести на орбиту станции типа «М-69» (изделие № 521 запускали 27 марта, а изделие № 522 -14 апреля) закончились неудачей. Ракеты-носители «Протон-К», словно сговорившись, взорвались на участке выведения. Обломки дорогостоящих станций вновь поглотили заснеженные просторы Сибири.
В «марсианской гонке» наступила пауза. В ожидании очередного схождения планет требовалось выработать технические решения, которые бы позволили получить качественно новую информацию о Марсе. Серьезным препятствием на пути программы изучения Марса стало всеобщее сокращение финансирования, которое привело к закрытию интереснейших проектов.
Вот лишь один пример этому. С начала 1960-х годов в НАСА разрабатывалась программа создания серии космических станций «Вояджер» («Voyager»). Эти относительно тяжелые аппараты (1090 килограммов против 260 килограммов у «Маринера-4») могли быть выведены на межпланетные трассы только после появления ракет-носителей «Сатурн-5».
Планировалось, что первой целью «Вояджеров» станет все тот же Марс. При этом, по проекту, станция «Вояджер» могла не только выйти на орбиту вблизи Марса, но и сбросить на его поверхность зонд с биологической лабораторией.
Создатели «Вояджера» не слишком спешили с реализацией своего проекта, поскольку изначально предполагали, что необходимые данные для более оптимального проектирования станции они получат после полетов аппаратов «Маринер». Такая «благоразумная» установка привела к плачевному результату: программа «Вояджер» попала в список второстепенных, и ее бюджет постоянно урезался в пользу других проектов и программ.
В окончательном виде проект космического аппарата «Вояджер» для полета на Марс оформился к декабрю 1964 года. Тогда же было запланировано пять рейсов аппаратов «Вояджер» к Марсу: первый (без посадочного модуля) — в 1969 году, два — в 1971 году, еще два — в 1973 году. Общая стоимость программы должна была составить 1,25 миллиарда долларов, с выплатой первых 43 миллионов в 1965 бюджетном году.
Понятно, что такие деньги не выдают за красивые глаза. Чтобы их получить, создатели «Вояджера» из Лаборатории реактивного движения в Пасадене должны были доказать, что их проект лучше аналогичных разработок по программе «Маринер». В то же время сильный удар по «Вояджеру» нанесла переоценка себестоимости ракетного запуска «Сатурна-5». Из-за этого стоимость программы могла возрасти до 2 миллиардов долларов, что было недопустимо. С тех пор конструкторы из Пасадены даже не заикались о «Сатурне-5», выбрав в качестве носителя ракету «Титан-ЗС» с разгонным блоком «Кентавр».
Несмотря на все усилия конструкторов, направленные на снижение стоимости программы, «Вояджер» все еще казался слишком дорогим на фоне сокращения ассигнований НАСА и увеличения расходов на военные действия во Вьетнаме.
В 1967 году Конгресс не выделил на «Вояджер» ни цента, что привело к свертыванию всех работ по этой теме.
Пересмотру подвергся и бюджет программы «Маринер».
НАСА удалось отстоять только четыре запуска «Маринер-6» и «Маринер-7» — в 1969 году, «Маринер-8» и «Маринер-9» — 1971 году.
Последние два запуска состоялись в запланированный срок. «Маринер-8» должен был произвести съемку топографических особенностей планеты на 70 % ее поверхности с сильно наклоненной орбиты. Смысл заключался в фотографировании Марса при низком положении Солнца над горизонтом, когда оно отбрасывает длинные тени. «Маринер-9» выводился на орбиту, обеспечивающую съемку при высоком Солнце в экваториальных районах.
«Маринер-8» был запущен 8 мая 1971 года. Вскоре после запуска из-за неполадок в системе управления вторая ступень ракеты-носителя «Атлас-Кентавр» отделилась от первой, но в ней отказало зажигание. Автоматическая межпланетная станция упала в Атлантический океан.
«Маринер-9» был призван восполнить потерю, и его оперативно подготовили к выполнению роли предшественника По новому плану аппарат должен был находиться на орбите под углом в 65° к экватору и при минимальной высоте в 1350 километров.
«Маринер-9» запустили с мыса Канаверал 30 мая 1971 года.
Но в полете к красной планете он был не одинок.
Чтобы вернуть приоритет в области перспективных космических исследований, советские конструкторы разработали проект «М-71», предусматривающий отправку к Марсу трех автоматических станций в 1971 году. Первая из них («М-71 С», изделие 170) должна была стартовать раньше и выйти на орбиту искусственного спутника Марса до прилета американского аппарата. Два других, старт которых намечался позже, должны были доставить на поверхность Марса спускаемые зонды, а их орбитальные аппараты — провести исследования с орбиты искусственного спутника планеты.
Первый аппарат, кроме политической задачи, решал, и чрезвычайно важную техническую. Дело в том, что мягкая посадка на поверхность планеты могла быть выполнена только при выдерживании расчетного угла входа спускаемого аппарата в атмосферу Марса с максимально допустимым отклонением от номинала в 5°. При большем угле входа не хватало времени для раскрытия парашютной системы, при меньшем — спускаемый аппарат рикошетировал от атмосферы и уходил в космическое пространство.
Точных эфемерид Марса (координат для последовательных моментов времени) советские ученые не имели. Измерения положения планеты по сигналам его искусственного спутника позволяли получить эти данные и провести коррекцию траекторий движения второго и третьего аппаратов на заключительном участке, тем самым обеспечив расчетные условия входа спускаемых аппаратов в атмосферу.
Разработка эскизного проекта «М-71» была закончена в НПО имени Лавочкина в конце 1969 года. Начался этап изготовления и испытания систем и узлов. Интересно, что сотрудники НПО учитывали возможность «заражения» Марса земными микроорганизмами и постарались свести ее к минимуму: отдельные части спускаемого модуля тщательно стерилизовались, а сборка его проводилась в специально построенном чистом блоке со шлюзовой камерой, фильтрами и бактерицидными лампами.
Станция «М-71С» (получившая при запуске обозначение «Космос-419») стартовала 5 мая 1971 года. Вывести ее на межпланетную траекторию не удалось: оператор выдал неправильную установку на второе включение разгонного блока «Д». Советские ученые потеряли возможность создания первого искусственного спутника Марса и лишились «маяка», позволявшего с высокой точностью определять положение красной планеты. Теперь осталось надеяться на безупречную работу системы космической автономной навигации (СКАН). Решение о разработке этой системы, не имеющей аналогов в мире, и установке ее на 2-й и 3-й аппараты «М-71» принял Совет главных конструкторов в начале 1970 года как запасной вариант на случай аварии станции «М-71 С». В системе использовался оптический угломер, разработанный в ЦКБ «Геофизика». За семь часов до прилета прибор должен был провести первое измерение углового положения Марса относительно базовой системы координат.
Данные измерений передавались в бортовой компьютер системы управления, который рассчитывал вектор третьей коррекции, необходимый для перевода станции на номинальную траекторию. Все операции должны были проводиться на борту космического аппарата без участия и контроля наземного пункта управления. Испытания угломера на стенде системы управления прошли без замечаний. 19 и 21 мая 1971 года на межпланетную траекторию были выведены станции «Марс-2» («М-71» № 171) и «Марс-3» («М-71» № 172). На этот раз ракеты «Протон-К» и разгонные блоки «Д» сработали безупречно.
