Выхода нет Люди десятилетиями пытались покорить Марс, но так и не смогли. Что им мешает?

Люди грезят о пилотируемом полете на Марс уже не один десяток лет. Чиновники и представители космических агентств и частных аэрокосмических компаний обещают, что в скором времени отправят человека на Красную планету. Но опыт многолетних исследований говорит о том, что этот холодный мир — крайне опасное место, беспощадное даже к тщательно продуманной технике. «Лента.ру» совместно с онлайн-кинотеатром Okko рассказывает о самых крупных неудачах и авариях, связанных с полетами на Марс, и как специалистам удается их преодолевать.

Злой рок

Автоматические межпланетные станции СССР и США начали отправляться к Марсу в 60-х годах прошлого века. И сразу же их стали преследовать неудачи. СССР и Россия умудрились потерять 12 аппаратов, а США — шесть (за весь XX век).

В 1999 году НАСА потерпела серьезную неудачу. Аппарат Mars Climate Orbiter, который должен был заняться изучением климата Красной планеты, был потерян из-за ошибки в программном обеспечении. Спутник вышел на слишком низкую орбиту и сгорел в атмосфере. Сбой был вызван ошибкой в программном обеспечении: аппарат для регулировки тяги использовал метрическую систему мер, а оборудование на Земле — британскую. В том же году на Марсе потерпел крушение аппарат Mars Polar Lander, у которого преждевременно отключились посадочные двигатели на высоте 40 метров. Точная причина поломки до сих пор остается неизвестной, однако специалисты винят недостаток финансирования и поджимающие сроки. Этими двумя неудачами ознаменовался провал программы Mars Surveyor 98, и тогда чиновники всерьез задумались о прекращении изучения Марса.

Как итог, НАСА отказалось от программы Mars Surveyor 2001, в рамках которой планировалось отправить межпланетную станцию, состоящую из орбитального аппарата и спускаемого модуля с марсоходом Athena.

Однако у аэрокосмического агентства оставался в рукаве туз: успешный Mars Pathfinder, запущенный несколькими годами ранее. Задачей работавших над ним специалистов была разработка и отправка на Марс сравнительно простого и небольшого марсохода для отработки посадки. 4 июля 1997 года ровер Sojourner опустился на Красную планету и проработал 83 сола (марсианских суток), что почти в 12 раз превышало запланированный срок работы. Однако в конце концов Марс взял свое. Ровер все еще находился в рабочем состоянии, когда с посадочным модулем неожиданно и навсегда прервалась связь, а вместе с ним и с самим марсоходом. Где он находится сейчас, неизвестно.

Суровые близнецы

Успех Mars Pathfinder был унаследован программой Mars Exploration Rover, в рамках которой на Красную планету отправили два марсохода-близнеца: Spirit и Opportunity. Оба совершили удачную посадку 4 и 25 января 2004 года соответственно. Минимальный срок работы обоих роверов был ограничен 90 днями, однако впоследствии миссия была продлена на несколько лет. Spirit и Opportunity должны были брать образцы грунта, определять химический состав пород и искать признаки существования воды в прошлом и настоящем.

Инженеры учли суровые марсианские условия, поэтому электронная начинка аппаратов была надежно защищена от низких температур. Солнечные панели были сконструированы таким образом, что марсианский ветер мог очищать их от пыли, которая постепенно скапливалась и вредила энергоснабжению марсоходов. Благодаря этому марсоходы прослужили гораздо дольше, чем планировалось. Тем не менее на протяжении всей миссии возникали серьезные проблемы. Уже на 18-й сол с момента посадки у Spirit возникли серьезные проблемы с передачей данных в Центр управления. В НАСА скрестили пальцы и изо всех сил надеялись, что сбой был вызван программной ошибкой.

Вскоре инженеры поняли, что ровер не перешел в спящий режим, а продолжал работать, что грозило разрядить аккумуляторы и перегреть аппарат вплоть до выхода из строя. На Spirit была отправлена команда временно отключиться, однако марсоход не послушался. Специалисты выдвинули версию, согласно которой бортовой компьютер ровера бесконечно перезагружался из-за ошибки во флеш-памяти или энергонезависимой памяти EEPROM либо из-за критической поломки жесткого диска. В случае сбоя флеш-памяти или EEPROM марсоход еще можно было реанимировать. Поэтому на Земле предприняли попытку разорвать порочный круг перезагрузок и послали команду, не затрагивающую вызвавшую сбой программу. Последующее удаление лишних и ненужных файлов, забивающих память, вернуло марсоходу работоспособность на 33-й сол.

В 2007 году на Марсе началась песчаная буря, которая подняла пыль в воздух и снизила количество солнечного света, который Spirit и Opportunity использовали для выработки энергии. В НАСА приготовились к худшему, ведь буря могла заблокировать почти весь свет. Истощение аккумуляторов могло привести к поломке оборудования, ведь без энергии роверы окажутся уязвимыми к экстремальному холоду. Чтобы спасти марсоходы, специалисты снизили потребление энергии до минимума. Лишь только через год аппараты были выведены из гибернации. Буря постепенно сошла на нет, а выработка энергии увеличилась.

Правда, в мае 2009 года со Spirit произошла роковая случайность. Он безнадежно увяз в рыхлой песчаной дюне, и на Земле были созданы симуляции, чтобы найти выход из положения. К сожалению, освободить колеса так и не удалось, и марсоход превратился в стационарную станцию. Правда, его хватило лишь на год. Солнечные батареи располагались под неудачным углом к Солнцу, и обогреватели не получали достаточно энергии. 22 марта 2010 года на 2208-й сол миссии произошел последний сеанс связи, и жизнь Spirit подошла к концу.

Opportunity также испытывал проблемы. В 2004 году, вскоре после посадки, у него возникли сбои в работе манипулятора из-за поломки одного из обогревателей. Экстремальные температуры приводили к износу шарнира в суставе «руки». В конце концов манипулятор навсегда остался в развернутом состоянии, и с тех пор марсоход всегда двигался задом наперед, чтобы не застрять. В 2005 году Opportunity увяз в песке, однако инженеры смогли успешно освободить его колеса. В 2018-м ровер пережил песчаную бурю планетарного масштаба, однако ученые настроены оптимистично по поводу дальнейшей работы марсохода.

Опасное любопытство

Spirit и Opportunity были марсоходами второго поколения. Знаменитый Curiosity является марсоходом третьего поколения и представляет собой громоздкую химическую лабораторию на колесах. В ходе миссии Mars Science Laboratory он опустился на Марс 6 августа 2012 года и работает до сих пор. Однако неисправности случались (и продолжают случаться) и с ним. Вскоре после посадки отказал датчик ветра, а в 2013 году произошел серьезный сбой в бортовом компьютере из-за попадания в него высокоэнергетического протона космической радиации. Повредилась флеш-память марсохода, в результате чего аппарат переключился на запасной компьютер и перешел в безопасный режим на несколько дней.

С 2015-го в буровой установке ровера постоянно происходит короткое замыкание. Через год неисправность в двигателе бура привела к тому, что Curiosity перестал двигать манипулятором и отказался перемещаться сам. Инженеры смогли вернуть роверу способность двигаться, а способ управления буром пришлось изменить. А в 2018 году произошел новый сбой в активном бортовом компьютере, который не позволяет роверу хранить важные научные и технические данные. Ученые используют запасной компьютер, пока не будет установлена и устранена причина сбоя в основном.

Бесславный конец

Mars Pathfinder, Mars Exploration Rover и Mars Science Laboratory — успешные миссии, несмотря на все злоключения. С помощью них человечество сделало огромный шаг вперед в изучении Марса. Благодаря им в НАСА могли забыть о неудачах. Но злой рок также преследовал миссии других стран. Спускаемый аппарат Schiaparelli, разработанный Европейским космическим агентством (ЕКА), разбился о поверхность Красной планеты. Причиной крушения стал сбой в бортовом компьютере, который привел к преждевременному прекращению программ спуска. Правда, в ЕКА отметили, что аппарат успел выполнить главную задачу: отработать вход в атмосферу.

А вот российская межпланетная станция «Фобос-Грунт», которая должна была доставить образцы грунта со спутника Марса на Землю, вообще никуда не отправилась. В 2011 году двигательная установка перелетного модуля отказала, и аппарат остался на низкой околоземной орбите. Через несколько месяцев он вместе с собратом по несчастью — китайским микроспутником «Инхо-1» — бесславно сгорел в атмосфере родной планеты. Причиной сбоя назвали космическое излучение, которое вызвало перезапуск бортового компьютера. Согласно другой версии, авария произошла из-за ошибки программистов.

Долгие приготовления

Опыт исследования Марса показывает, что пилотируемый полет на Красную планету сопряжен с огромным количеством рисков и опасностей. И дело не только в воздействии различных факторов на организм и психику астронавтов, но и высокой вероятности (почти 100-процентной) поломки оборудования. Лишь тщательная подготовка к полету, в том числе создание дублирующих систем и нескольких уровней безопасности, помогут сделать неминуемые сбои менее критическими и смертельно опасными.

Межпланетный корабль будет лететь к Марсу около шести месяцев. В таких условиях космическая радиация будет упорно проверять бортовую аппаратуру на прочность. Другой опасностью являются микрометеориты, которые могут запросто пробить обшивку корабля или вызвать поломку систем жизнеобеспечения. На самом Марсе поражающим фактором будет вездесущая пыль — после попадания в легкие она может привести к серьезным нарушениям дыхательной системы. Кроме того, пыль может вызвать электростатические разряды, повреждающие электронику.

В то же время люди способны на месте проводить ремонтные работы, «воскрешая» технику, которая в ином случае была бы обречена. При этом человек является гораздо более удобным «инструментом» отбора проб, чем скрипящие от холода и пыли шарниры манипуляторов. Находящийся на поверхности астронавт способен быстро принимать решения и действовать, поскольку он, в отличие от операторов роверов, находится в реальной обстановке. Но до того, как первый человек ступит на поверхность Красной планеты, должно пройти еще очень много времени.