3. Ракеты – штука хитрая
Недавно, когда одна из его ракет взорвалась прямо над стартовой площадкой, Маек написал саркастический твит: “Ракеты – штука хитрая”. Он прав: примерно две трети всех попыток доставить зонды на Марс потерпели неудачу.
Случайный наблюдатель мог бы задаться вопросом: почему добраться до Марса так трудно, ведь путешествие на Луну более пятидесяти лет назад казалось делом сравнительно несложным? Ответ – расстояние. Разница в дистанциях огромна. Луна, в зависимости от своего положения на орбите, находится примерно в 240–250 тыс. миль от Земли, однако Марс может находиться в тысячу раз дальше. В 2003 году Марс и Земля оказались друг к другу ближе, чем когда-либо за последние пятьдесят тысяч лет, – расстояние между ними составило приблизительно 35 миллионов миль.
Но поскольку земной год (то есть период обращения Земли вокруг Солнца) составляет 365 суток, а Марса –687 земных суток, то две планеты временами отплывают очень далеко одна от другой и даже оказываются по разные стороны Солнца. Тогда это и в самом деле очень далеко – около 250 миллионов миль. Таким образом, Марс может находиться от нас и в сто сорок, и в тысячу раз дальше, чем Луна.
До Луны и обратно можно слетать за шесть дней. Собственно, с тем ускорением, которое обеспечивала ракета “Сатурн-5”, можно было бы обернуться и за день, но при этом скорость корабля была бы такой, что он просто просвистел бы мимо Луны и слабое гравитационное поле нашего спутника не успело бы удержать его. Если использовать гомановскую траекторию, как это предложил фон Браун в своем “Марсианском проекте”, то даже при гораздо большей скорости, чем у лунных кораблей программы “Аполлон”, нам все равно придется лететь примерно в тысячу раз дольше, чем до Луны. И все это потому, что мы просто-напросто не можем взять с собой такое количество топлива, чтобы его хватило для импульса, способного направить нас к Марсу по прямой линии. Без неограниченного источника дешевой энергии мы обречены вечно перемещаться по орбитам каких-либо тел в Солнечной системе, так что все наши траектории будут искривленными. И в ближайшие двадцать лет никаких принципиально новых сокращенных траекторий, которые могли бы привести нас на Марс существенно быстрее, чем за двести пятьдесят суток, не предвидится (хотя SpaceX сейчас разрабатывает более мощные и более эффективные ракетные двигатели, которые смогут заметно сократить путешествие).
Даже самые первые, более простые и прямолинейные экспедиции к Марсу, когда космический зонд должен был всего лишь пролететь мимо Красной планеты, регулярно оканчивались неудачами. Более сложные миссии, где целью был облет Марса, а тем более посадка на него, продемонстрировали всю смехотворность наших познаний в космической технике.
Советский Союз полной чашей хлебнул проблем с Марсом. Первым земным объектом, достигшим поверхности Марса, стал спускаемый аппарат советской автоматической станции “Марс-2”: он разбился при посадке в ноябре 1971 года. Запущенный чуть раньше “Космос-419” вышел на земную орбиту, однако не смог перейти на траекторию полета к Марсу.
Месяц спустя спускаемый аппарат станции “Марс-3” совершил успешную посадку на Марс, однако уже через пятнадцать секунд перестал посылать сигналы.
У “Марса-4” возникли неполадки с навигационной системой, и он пролетел мимо планеты. “Марс-5” стал самым успешным советским зондом. Он вышел на эллиптическую орбиту вокруг Красной планеты в феврале 1974 года и за двадцать два оборота сделал около шестидесяти фотографий, но потом вышел из строя. “Марс-6” вышел на марсианскую орбиту в марте 1974 года и отправил к планете посадочный модуль, который разбился о поверхность. Прежде чем замолчать, он примерно четыре минуты передавал данные об атмосфере Марса, однако большую часть информации расшифровать не удалось из-за отказа компьютерного чипа. Станция “Марс-7” запустила посадочный модуль на четыре часа раньше положенного срока, и он и вовсе промазал мимо планеты. В самом начале марсианской программы у Советского Союза было еще несколько неудачных миссий, провалом закончились и более поздние. В 1996 году Российское космическое агентство попыталось отправить в космос автоматическую станцию “Марс-96”, однако аппарат не смог выйти на траекторию и через несколько часов после запуска снова вошел в атмосферу и разрушился над Тихим океаном. Еще один неудачный запуск состоялся в 2011 году, и с тех пор Россия, кажется, решила больше не испытывать судьбу.
Огромной помехой для успешной посадки зонда на Марс является то обстоятельство, что радиосигнал очень долго добирается с Земли до Красной планеты и обратно. Когда Земля и Марс находятся друг от друга на максимальном удалении, сигналу требуется двадцать одна минута, чтобы достичь космического корабля, а потом еще столько же, чтобы вернуться от него на Землю. Поэтому беспилотному космическому аппарату необходим искусственный интеллект, который мог бы быстро принимать решения в чрезвычайных ситуациях, ведь на то, чтобы “позвонить домой” и попросить помощи, нет времени.
Однако все неудачи прошлого оказались вытеснены на периферию нашей памяти после того, как NASA удалось посадить на Марс аппараты “Спирит” (Spirit) и “Оппортьюнити” (Opportunity). В последнее время успехи марсохода “Кьюриосити” (Curiosity) отвлекли наше внимание от этих двух аппаратов, тем не менее “Оппортьюнити” по-прежнему активно изучает Марс после более чем десяти лет работы. Что касается “Кьюриосити”, то в 2014 году этот марсоход завершил свой первый марсианский год (почти два земных года) работы и только-только приступает к выполнению своей миссии в полном объеме. И все же расстояния, которые удалось покрыть этим машинам на Марсе, не особенно впечатляют. “Оппортьюнити” с 2004 года прошел приблизительно 25 миль, “Кьюриосити” – немногим больше пяти.
Так или иначе, успех “Кьюриосити” доказывает, что доставлять с Земли на Марс относительно большие грузы вполне возможно, а это делает более реалистичной не только идею пилотируемого полета, но и грузовых рейсов для восполнения ресурсов. Подставить в уравнение на место полезного груза вроде “Кьюриосити” человеческий груз – это всего лишь вопрос увеличения масштаба, частоты грузовых полетов и количества кислорода. Сейчас SpaceX дорабатывает космический грузовик “Дрэгон”, делая из него пилотируемый корабль с экипажем из семи человек, который, как ожидалось, мог полететь к Международной космической станции уже в 2016 году (хотя недавно Маек заявил, что “наиболее реалистичный срок, когда мы впервые отправим человека в космос, – 2017-й”). Он шутит, что безбилетный пассажир, пробравшийся на используемый сегодня “Дрэгон” (с помощью этого аппарата доставляются грузы на МКС), вполне смог бы пережить полет, поскольку корабль частично герметизирован – он с самого начала разрабатывался с учетом того, чтобы его легко было приспособить для транспортировки астронавтов, а не груза.
В настоящее время, в отсутствие шаттлов, единственный корабль, способный доставить астронавтов на орбитальную станцию и обратно, – это российский “Союз”. Он был сконструирован в 1966 году и вместе с одноименной ракетой-носителем показал себя самой надежной космической системой в истории. Как мы знаем из фильма “Гравитация”, один “Союз” постоянно пристыкован к Международной космической станции в качестве эвакуационного аппарата на случай чрезвычайной ситуации. Россия берет за доставку одного астронавта на МКС больше 50 млн долларов. SpaceX тоже хочет в этот бизнес.
В конце 2014 года NASA с помощью носителя “Дельта IV” вывело свой новый экспериментальный корабль “Орион” на орбиту на высоте приблизительно 3600 миль над поверхностью Земли. “Орион” способен доставить до шести астронавтов на Международную космическую станцию и четверых – на Луну и дальше. Мощная ракета-носитель, специально разработанная для “Ориона”, должна вступить в строй в 2018 году. “Орион” очень напоминает капсулу “Аполлона”, и похоже, это не более чем новое, усовершенствованное поколение лунного корабля 1960-х. Илон Маек говорит, что ему неизвестно ни о каких особенностях конструкции “Ориона”, которые делают этот корабль чем-то большим, чем просто увеличенная версия “Аполлона”. Однако специалисты NASA защищают свое решение, напоминая, что проверенная конструкция позволит снизить риски.
“Орион” был разработан для исследований Луны и возможной посадки на астероид в 2020-х годах. До самого недавнего времени NASA с примечательной настороженностью относилось к самой идее пилотируемой экспедиции на Марс. Теперь Управление смутно намекает, что Марс станет конечной целью “Ориона”, однако пока не говорит ничего определенного о сроках, за исключением того, что экспедиция на Марс “может состояться в 2030-х годах”. NASA всегда считало, что сначала надо построить базу на Луне и набраться опыта, прежде чем пытаться освоить Марс. При тех темпах, с которыми конструируется и испытывается “Орион”, у Маска (и, быть может, у других частных ракетчиков) есть все шансы достичь Марса задолго до того, как это сделает NASA.
Так или иначе, параллельная разработка сразу двух космических аппаратов, в принципе способных доставить человека на Марс – “Дрэгона” SpaceX и “Ориона” NASA, – позволяет уверенно ответить на вопрос, повисший в воздухе со времен “Марсианского проекта” Вернера фон Брауна: можем ли мы добраться до Марса? Ответ: да. Теперь самое время задать новый вопрос: а сможем ли мы жить на Марсе? Ответ на этот вопрос – тоже “да”, но жизнь на Марсе, как сказал бы Илон Маек, “штука хитрая”.
