Шрифт:
Закладка:
Новые инструменты для старых поисков
Марс 2020Летом 2020 года космический корабль взлетит с Земли и направится к Марсу, куда прибудет в начале 2021‐го. Его груз – марсоход следующего поколения. Этот самоходный аппарат размером с автомобиль сейчас носит условное название «Марс 2020», хотя мы уверены, что прежде, чем он приземлится на Марсе, NASA придумает для него более запоминающееся название. Его конструкция во многом заимствована у феноменально успешного марсохода «Любопытство» (Curiosity), который катается по поверхности Красной планеты с 2012 года.
Напомним, что в главе 5 мы потратили много времени на рассказы о долгих и яростных спорах о существовании жизни на Марсе – и в наши дни, и в прошлом. Инструментальная «начинка» «Марса 2020» укомплектована именно с прицелом на разрешение этого вопроса. В нее входят, например, приборы, способные на расстоянии регистрировать органические вещества в минералах – хотя мы не должны забывать, что «органические» молекулы совсем не обязательно являются следствием жизнедеятельности организмов. Тем не менее реализация этих новых возможностей будет занимать важное место в исследовательской программе марсохода.
Если говорить о техническом оснащении, у нового марсохода усилены колеса – марсианские камни повредили алюминиевые «шины» его предшественника Curiosity, что ограничило свободу его движения. Вдобавок, Марс 2020 будет первым марсоходом, оснащенным независимым разведчиком: небольшой дрон, оборудованный камерами, будет лететь перед марсоходом по траектории его движения и корректировать эту траекторию в случае необходимости. Предполагается, что это позволит вездеходу ехать гораздо быстрее – марсоходу Curiosity приходится ждать, пока его маршрут будет проверен операторами с Земли.
С нашей точки зрения, однако, наиболее важная научная функция нового аппарата состоит в том, что «Марс 2020» будет распознавать и фиксировать положение камней и минералов, образованных под воздействием воды, – они могут хранить химические следы живых организмов, существовавших на заре истории планеты. Эти образцы будут помещены в укрытия на поверхности Марса, а миссии, которые прибудут на Марс вслед за «Марсом 2020», соберут их и доставят на Землю. В соответствии с текущими планами исследования их могут привезти уже в 2026 году. Спускаемый аппарат соберет эти образцы и доставит их на орбиту вокруг Марса; затем они будут переправлены на другой космический корабль и перенесены на Землю или, возможно, на окололунную орбиту.
Вполне можно предположить, что если в результате будут найдены химические «окаменелости» – или, возможно, даже следы ископаемых клеток, – то уже к будущему десятилетию долгие дебаты о жизни на Марсе могут прийти к завершению. Ну а если таких свидетельств не обнаружится, нынешние бесплодные дискуссии, несомненно, продолжатся.
Хотя доказательство существования жизни на Марсе – в настоящем или в прошлом – было бы крупнейшим научным открытием, программа работ марсохода «Марс 2020» включает и другие задачи, которые, по нашим оценкам, могли бы иметь гораздо большее значение для будущего человечества. Например, вездеход оборудован набором метеорологических приборов. Это знаменует начало серьезного изучения марсианской погоды, и мы надеемся, что оно приведет к пониманию климатических закономерностей, с которыми столкнутся на Марсе будущие земные колонисты. Предусмотрена также серия инженерных экспериментов по извлечению кислорода из марсианской атмосферы. Атмосфера Марса тонкая и разреженная, но состоит она в основном из углекислого газа – значит, в ней довольно много кислорода, и надо только разобраться, как его извлечь. И если мы добьемся успеха в этом предприятии, мы получим кислород не только для систем жизнеобеспечения, но и для окисления ракетного топлива. Короче говоря, эти технические разработки, возможно, станут первым шагом человечества на пути к тому, чтобы сделаться межзвездной цивилизацией.
Космический телескоп Джеймса УэббаКосмический телескоп Хаббла (HST), увы, не вечен. С момента его запуска в 1990 году к нему уже пять раз отправляли команды астронавтов для проведения модернизации. В последний раз это произошло в 2009 году, и новых экспедиций не планируется, так что в следующем десятилетии телескоп, вероятно, прекратит свою работу. Нам будет грустно с ним прощаться: с тех самых пор, как в XVII веке Галилей впервые направил свою усовершенствованную подзорную трубу в небо, HST стал, безусловно, самым продуктивным телескопом в истории. Но огорчаться не надо – смена ему уже на подходе. В 2021 году NASA запустит Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST). (Напомним: Джеймс Уэбб (1906–1992) был директором NASA в 1960‐х. Это десятилетие стало звездным часом возглавляемой им организации – корабли серии «Аполлон» доставили людей на Луну.)
Однако прежде, чем обсуждать характеристики нового телескопа, давайте обратим внимание на, быть может, самый необычный аспект миссии JWST – орбиту, на которую он будет выведен. Телескоп HST обращается вокруг Земли на высоте в несколько сот километров от ее поверхности – потому астронавты могли периодически навещать его для технического обслуживания и ремонта. А вот JWST будет размещен в так называемой второй точке Лагранжа системы Земля-Солнце, на расстоянии в 1,5 миллиона километров от Земли по направлению от Солнца. Позже мы еще поговорим поподробнее о том, что это на самом деле значит, но уже сейчас надо отметить: теперь никакие астронавты до орбиты телескопа добраться не смогут! Это значит, что все должно работать идеально с самого начала. Ошибка будет непоправимой. Представьте, какую ответственность должны чувствовать инженеры!
Точки Лагранжа в астрономической системе названы в честь французского физика и математика Жозефа-Луи Лагранжа (1736–1813). Это положения, в которых суммарная гравитационная сила, действующая на объект со стороны двух тел (в данном случае Земли и Солнца), в точности уравновешивает центробежную силу, возникающую при движении объекта по орбите. Это позволяет объекту неопределенно долго оставаться в одном и том же месте по отношению к двум основным телам системы. И хотя телескоп JWST будет дальше от Солнца, чем Земля, его положение будет отрегулировано так, что он будет совершать по своей орбите оборот вокруг Солнца ровно за год, как и Земля. (Техническое замечание: на деле JWST будет описывать орбиту вокруг второй точки Лагранжа, а не находиться в ней самой.)
Телескоп JWST – чудо современной техники. Его главное зеркало составлено из 18 шестиугольных блоков – сегментов из покрытого золотом бериллия, каждый из которых весит около 21 кг. Бериллий – легкий и прочный металл, а золото хорошо отражает инфракрасное излучение, к чему мы вскоре еще вернемся. В сборке главное зеркало будет иметь диаметр более 6,5 м. (Для сравнения: главное зеркало HST имеет диаметр почти 2,4 м.) Зеркало такого размера в ракету не поместится; поэтому перед запуском оно будет сложено и раскроется, только когда телескоп достигнет точки Лагранжа. Разрабатывая процедуры складывания и разворачивания зеркала, инженеры NASA пользовались японским
