4 июля 1997 года. Америка отмечала День независимости, а астрономы ждали совершенно другой независимости — возвращения на поверхность Красной планеты после мучительного двадцатилетнего перерыва. Последними там были «Викинги». Потом тишина, несколько неудач, и вдруг — Pathfinder. И когда пошли первые сигналы, стало ясно: что-то пошло не так, но в самом лучшем смысле этого слова. Аппарат не просто выжил, он куда-то очень спешил... Сигнал пришёл на четыре часа раньше расчётного времени. Так начиналась, пожалуй, самая дерзкая и трогательная глава в роботизированном исследовании Марса.
Возвращение за копейки
История миссии Mars Pathfinder — это ещё и история о том, как NASA училось делать космические миссии «быстрее, дешевле и лучше» после холодной войны. Программа «Дискавери» ставила жёсткие рамки: бюджет не более 150 миллионов долларов на разработку (в итоге всё вместе с запуском обошлось примерно в четверть миллиарда). Для сравнения, два «Викинга» в 1970-х с поправкой на инфляцию стоили как небольшой авианосец. Никто не собирался просто так жечь деньги. Задача для амбициозных планетологов была вызывающей: доказать, что можно сбросить станцию на Марс без орбитального торможения, без сложнейших двигателей мягкой посадки, и чтобы она при этом уцелела.
Запуск состоялся 4 декабря 1996 года с мыса Канаверал на ракете «Дельта-2». Межпланетный корабль потянул на 895 килограммов — считай, легковой автомобиль. Внутри прятались стационарная платформа в форме пирамиды и крошечный, прижатый к ней колёсный попутчик по имени Sojourner. Через семь месяцев полёта связке предстояло то, чего не делал никто: войти в атмосферу на скорости свыше семи километров в секунду, максимально погасить её с помощью лобового щита, сверхзвукового парашюта, пороховых тормозных ракет и гигантских надувных подушек. Просто прыгнуть, как футбольный мяч, по каменистой равнине.
Футбольный мяч в долине Арес
Многие инженеры в 1990-е называли схему посадки Pathfinder «камнем, завёрнутым в пузырчатую плёнку». Капсула вошла в марсианскую атмосферу на бешеной скорости. Через две минуты лобовой теплозащитный экран сбросил её до 400 метров в секунду, и раскрылся парашют диаметром 12,7 метра — единственный в истории парашют, развёрнутый на сверхзвуке в марсианском воздухе, который в сто раз разрежённее земного.
Дальше — кульминация. Радар засёк высоту около ста метров. Воспламенились три твердотопливных двигателя, буквально зависнув над поверхностью. За восемь секунд до удара парашют отстрелили, а вокруг посадочной платформы за долю секунды надулись 24 соединённых амортизационных баллона из прочнейшей ткани. Аппарат рухнул с высоты примерно четырёх этажей на скорости 90 километров в час. Ударился, подпрыгнул, покатился, снова подпрыгнул… и остановился. Как ни в чём не бывало. А когда подушки сдули и три лепестка солнечных панелей раскрылись, оказалось, что станция сидит практически идеально — ровно, без наклонов, готовая выпустить марсоход.
Местность вокруг напоминала высохшее русло. И не зря: место посадки назвали долиной Арес на равнине Хриса, куда, по всем геологическим признакам, когда-то изливались огромные потоки воды. Идеальная точка для геологической прогулки!
Крошка Sojourner
Вот мы и подошли к главному герою. Маленькому, простенькому и бесконечно обаятельному. Масса — 11 с половиной килограммов. Размеры — 65 на 48 на 30 сантиметров. Шесть колёсиков диаметром 13 сантиметров, каждое со своим электромотором. Сверху — панелька солнечных батарей. Настоящий миниатюрный вездеход, похожий на радиоуправляемую игрушку, которую забыли в песочнице. Но внутри — характер.
Имя ему дала двенадцатилетняя Валери Амброуз из Коннектикута, победившая в конкурсе. Она выбрала «Sojourner» в честь Соджорнер Трут — темнокожей правозащитницы XIX века, боровшейся против рабства и за права женщин. Пришелец, странник, временный житель. Название идеально подходило роботу, которому предстояло поколесить по чужому миру без права на возвращение.
Техническая начинка сейчас вызывает скорее улыбку. Мозгом был восьмиразрядный процессор Intel 80C85 с тактовой частотой 2 мегагерца. Практически тот же чип, что стоял в кассовых аппаратах и древних стиральных машинах. Оперативной памяти — 512 килобайт. Твердотельный накопитель на флеш-памяти — ещё 176 килобайт. Это меньше, чем средний файл с фотографией на вашем смартфоне. Однако именно такой скромный интеллект позволил Sojourner впервые в истории самостоятельно строить трёхмерные карты местности и принимать решения об объезде препятствий. Пять крохотных лазеров между двумя передними камерами прощупывали путь, а подвеска по схеме «рокер-боги» позволяла наклоняться на 45 градусов без опрокидывания и переползать через камни высотой до 20 сантиметров. Марсоход не гнал — максимальная скорость составляла жалкий сантиметр в секунду, что-то около 36 метров в час. Медленно но верно.
Научное сердце размещалось на передней грани аппарата: спектрометр альфа-протонов и рентгеновского излучения (APXS), который прижимался к образцам роботизированной рукой. Внутри — источник альфа-частиц на основе кюрия-244. Он бомбардировал породы, а по отражённым частицам учёные определяли химический состав. Чтобы прибор работал в марсианские морозы, в электронном блоке стояли три грелки с плутонием-238, каждая размером с батарейку, и неперезаряжаемые резервные батареи.
Камни, пылевые дьяволы и сеансы связи
Когда 5 июля Sojourner наконец съехал по пандусу — после суток борьбы с помехами радиосвязи и куском сдувшейся подушки, перегородившей дорогу, — вся команда выдохнула. А уже на следующий день он провёл свой первый химический анализ. Целью стал ближайший камень, немедленно окрещённый Барнакл Биллом. Данные показали нечто неожиданное: порода по составу напоминала земной андезит, что говорило о бурной вулканической истории. Позже к списку добавился камень Йоги — в честь медвежонка из мультфильма, — а всего за время миссии было проведено 15 полноценных анализов скал и грунта.
Управлять марсоходом с Земли — занятие для терпеливых. Сигнал до Марса шёл несколько минут, так что оператор Брайан Купер в стереоочках отправлял команду и надолго замирал в ожидании новых снимков. Шаг, стоп-кадр, проверка позиции, снова шаг. Pathfinder же тем временем регистрировал то, что никто до него не видел вживую, — пылевых дьяволов, миниатюрные марсианские смерчи. Четыре из них пронеслись прямо перед камерами, а метеобашня посадочной станции фиксировала резкие скачки давления.
О чём рассказали красные, белые и даже голубые камни
Главным научным прорывом Pathfinder стало не просто подтверждение старой гипотезы о воде. Миссия показала, что Марс буквально пропитан геологической историей, полной нагрева, ветровой и водной эрозии. Снимки демонстрировали округлые камни и отложения, похожие на земные конгломераты — такие формируются только в текущей воде. Грунт содержал песок, принесённый древними потоками и перевеянный ветром.
Отдельно запомнилась цветовая загадка. Обычный с виду валун имел выраженную красную сторону, обращённую на запад, и голубовато-серую с востока. Восточная сторона, подставленная господствующим ветрам, оказалась очищенной от рыжего оксидного налёта. А частично погружённые в грунт камни просвечивали белесым кальцитовым основанием. Марс переливался оттенками, которых никто не ожидал: жёлтовато-коричневатое небо, коричневато-красная почва, голубоватые пролысины скал. Камера IMP на посадочной станции передала свыше 16 тысяч снимков, с которых потом склеили умопомрачительные цветные панорамы. Сам же Sojourner отправил 550 кадров с трёх своих крошечных камер.
Не остались без внимания и атмосфера, и недра. Pathfinder измерил дневные и ночные температуры с колоссальным перепадом, зафиксировал утренние облака, уточнил количество пыли, взвешенной в атмосфере, и даже помог уточнить скорость вращения планеты. Доплеровское отслеживание сигнала с неподвижной станции позволило сделать вывод: ядро у Марса, скорее всего, не полностью твёрдое, а имеет жидкую составляющую. Внушительный результат для дешёвой миссии-демонстратора.
Станция Сагана и наследие длиной в четверть века
Все планы предполагали, что Sojourner проживёт на поверхности семь марсианских суток — солов. Он проработал 83. Связь прервалась не по вине самого ровера, а из-за посадочной платформы, которая служила ретранслятором. К концу сентября аккумуляторы станции, разряжаемые и перезаряжаемые холодными ночами, стали деградировать. Последний сеанс состоялся 27 сентября 1997 года. Через месяц с небольшим в NASA официально признали программу завершённой. Где сейчас Sojourner — неизвестно. Он мог ещё какое-то время ползать в радиусе нескольких сотен метров, слепо выполняя в автономном режиме последние заложенные команды, пока список последовательности его задач не закончился.
Сразу после посадки платформу переименовали в Мемориальную станцию Карла Сагана. Великий астроном и популяризатор, мечтавший о таких приключениях, умер за полгода до триумфа — в декабре 1996-го. Его вдова Энн Друян тогда сказала, что мысль о прикосновении Сагана к иному миру наполняет её радостью. Для многих из нас, кто вырос на его «Космосе», тот жест навсегда остался символом преемственности.
Главный же итог Pathfinder — не цифры, не пройденные сто метров и не 2,3 миллиарда бит информации. Миссия доказала, что планетоходы могут работать. Что можно рискнуть и выиграть. Именно на плечах этого крошечного испытательного робота выросли близнецы Spirit и Opportunity, а затем и гиганты Curiosity и Perseverance.