Крізь терни до Марса

Як досліджували Червону планету та чи можливо її колонізувати?

Історія вивчення Марса бере свій початок ще до нашої ери. Відтоді було висунуто багато припущень, які в подальшому були уточнені, як-от, що це все-таки планета, а не рухома зірка, а таємничі смужки на поверхні — точно не зрошувальні канали, які побудували марсіани. Попри те що нині вже ХХІ ст., усе одно процес дослідження Марса лишається викликом, а сама Червона планета не поспішає розкривати людям свої таємниці. Як влаштований перший мінігелікоптер, який скоро має піднятися над поверхнею Червоної планети? Де там шукати воду? І де теоретично можуть знайти прихисток перші поселенці Марса? Про це й не тільки розповіли під час лекції освітньої платформи TanDeM. Лектором став Максим САВЧЕНКО, IT-фахівець, популяризатор науки, який тривалий час викладав дітям дисципліни науково-технічного спрямування, а в 2013—2018 рр. брав безпосередню участь у розвитку STEM-програми FIRST LEGO League в Україні.

ЗА 8 РОКІВ  — 24 КІЛОМЕТРИ

Як розповів Максим Савченко, віховий етап дослідження Марса розпочався в 1965 році, коли перший космічний апарат Mariner 4 пролетів над Червоною планетою на висоті близько 9846 км і зробив 22 фото. Тоді стало зрозуміло, що поверхня містить чимало кратерів, які нагадують ті, що на Місяці. 1971 року американський космічний апарат Mariner 9 зіштовхнувся з новою складністю — підлетівши до планети, виявилося, що нічого не видно: на Марсі здійнялася пилова буря. Довелося чекати кілька місяців, допоки вона вщухне. Втім, таки вдалося отримати 7329 знімків Червоної планети, які потім, для відтворення поверхні, вручну наклеювали на величезний глобус. Радянському зонду «Марс-3», який у тому ж році здійснив посадку на Марс, пощастило значно менше. Зв’язок тривав 14 секунд, а тоді й зовсім зник. Тріумф у вивченні настав 1976 року, він пов’язаний з Viking 1 і Viking 2, які здійснили революцію знань про Марс. Уперше людство побачило марсіанське небо (червоне, але на світанку й заході стає блакитним), помаранчевий ґрунт. До речі, під час лекції було показано фото Viking з Карлом Саганом, американським астрономом, астрофізиком, популяризатором науки, який, що менш відомо, має українське коріння. 1997 року Mars Pathfinder здійснив посадку на Марс. Хоч на цьому марсоході було обмаль наукових приладів, та головне своє завдання він виконав — стало зрозуміло, як пересуватися по Марсу, відпрацювали схему дешевої посадки. Вже наступні марсоходи були значно краще оснащені й передали на Землю численні дані про Червону планету.

Керували й керують ними за допомогою сигналів, які від Землі до Марсу можуть іти від 4 до 20 хвилин, залежно від положень двох планет. Не можна сказати, що цей спосіб бездоганний. Оскільки процес «комунікації» доволі тривалий, то буває так, що за цей час марсохід може в’їхати в піщаний ґрунт, із якого невідомо, чи вибереться. Водночас за ці хвилини марсохід не здолає велику відстань: максимальна швидкість для нього — 5 сантиметрів на секунду. Тож, наприклад, Curiosity, який пробув на Марсі вісім з половиною років, здолав відстань усього в 24 кілометри.

МІСІЯ ГЕЛІКОПТЕРА

Хоч це теж відносно непогано, та учені продовжують шукати шляхи, як побачити Марс більш цілісно. Зокрема, разом із Perseverance на Червону планету відправився і літальний апарат. Як розповідає Максим Савченко, хоч атмосферу Венери й досліджували спеціальні зонди, втім, це вперше, коли планують піднятися вгору в атмосфері іншої планети. Звичайно, це буде ще тим викликом. Бо хоч гравітація на Марсі слабша, тобто, щоб піднятися вгору, сили треба менше, втім, атмосферний тиск у 160 разів нижчий, ніж на Землі.

Тож учені спеціально створили невеличкий гелікоптер (масою менше за два кілограми, оскільки більше підняти складно) й значно збільшили швидкість обертання гвинтів. Заплановано, що за кілька тижнів після перевірки всіх систем від дна Perseverance відчепиться цей гелікоптер і спробує злетіти. Чи вдасться — скоро дізнаємося. Крім того, потрібно розуміти, що навіть у разі успіху, літати він зможе лише кілька хвилин. Потім він має приземлитися і довгий час заряджатися (має сонячні панелі). Загалом мета цього гелікоптера — допомогти віднайти ті ділянки, які марсохід мав би дослідити детальніше, та й загалом охопити більші території.

Ціна такої еволюції дослідження Марсу висока — йдеться не лише про фінансову складову, а й людські зусилля. Як зауважує Максим Савченко, з’явився навіть окремий вислів — «сім хвилин жаху», яким позначають останній етап під час посадки, коли щось може піти не так. Насправді ж ризиків багато не тільки в останні сім хвилин: вибух на старті, в польоті, вихід не на ту траєкторію, розбиття під час польоту; апарат може сісти не там, перевернутися, не увімкнутися. Загалом аж 27 місій так і не змогли здійснити задумане. Зате зараз на Марсі (на його орбіті чи поверхні) діє безпрецедентна кількість місій — 11. Ба більше, цьогоріч запланована посадка на Марс ще одного марсоходу, але Китай поки що не назвав офіційну дату.

НЕ ТАК СТРАШНА БУРЯ, ЯК ПИЛ

Тож чи справді на Марсі можна організувати колонію? Перший крок — проаналізувати умови. Рік на Марсі (один оберт навколо Сонця) триває 687 днів, а от доба вже більш подібна до земної — 24 години 37 хвилин. Головні елементи атмосфери Марса такі самі, як і на Землі, втім, у зовсім іншій пропорції. Приміром, на Землі найбільше азоту, а на Марсі його дуже мало, так само як і кисню, а 95% атмосфери Червоної планети — діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Крім того, як наголошує Максим Савченко, навіть якби кисню було в атмосфері стільки ж, як і в земній, то дихати там ми все одно не змогли б (через значно нижчий атмосферний тиск). Температурні умови на Марсі теж не дуже сприятливі, наприклад, на восьме лютого 2021 року маємо такі дані: вдень — мінус шість градусів, а вночі мінус сімдесят чотири. Дуже зрідка трапляється, що температура піднімається вище від тридцяти градусів тепла. Ще один виклик, над розв’язанням якого учені розмірковують і досі, це зменшення опромінення.

Деякі з особливостей Марса можуть бути як перевагою, так і недоліком. Наприклад, багато з тих, хто дивився фільм «Марсіанин», пам’ятає епізод про страшну пилову бурю. Хоч у цілому, як пояснює Максим Савченко, кінострічка базується на фактах, утім, цей епізод не зовсім відповідає дійсності. Причина — у вже згадуваному атмосферному тиску, за якого навіть вітер з величезною швидкістю (як для земних умов) на Марсі впливатиме набагато менше. Втім, існує інший недолік — через це пил на Червоній планеті не такий «обтесаний вітром», тобто гострий, тому він шкідливий для здоров’я. Й існує небезпека, що, знімаючи запилений скафандр, людина може випадково вдихнути ці гострі часточки.

Неоднозначний вплив пилових бур і на марсоходи. Буває, що пилові бурі «відкопують» марсоходи з піску, щоб ті могли рухатися далі. Втім, буває і навпаки. Так сталося з одним із марсоходів, який щодня на Марсі отримував завдяки сонячним батареям 500—700 ват-годин, проте після пилової бурі, яка охопила планету й перетворила її атмосферу на непроникну для сонячного світла, заряд енергії значно впав. Марсохід розрядився, вимкнувся в безпечний режим, але не було енергії, щоб його підігрівати. Тож у одну з марсіанських ночей техніка не витримала морозу і він перестав виходити на зв’язок.

МАРСІАНСЬКІ КАТАКОМБИ

Із добрих новин — на Марсі є вода, щоправда, в замерзлому стані. Напевно, найхарактернішим прикладом її є «полярні шапки». Недалеко від північного полюсу міститься кратер Корольов (так, названий на честь видатного українця), в якому льоду — 2200 кубічних кілометрів. Ясна річ, що не весь цей лід чистий від пилу й різних солей, але, як запевняє Максим Савченко, цю воду можна очистити. Та, напевно, найголовніше — на Червоній планеті є підземні води. Їх вдалося виявити завдяки пристроям на орбітальних зондах, що дають змогу проаналізувати поверхню Марса на десятки кілометрів під поверхнею. Зокрема, під рівниною Утопія, на глибині 10 — 170 м, міститься велика кількість води (кажуть, що її там більше, ніж у озері Верхнє в Північній Америці).

Водночас є певна специфіка. Річ у тім, що, як зазначив Максим Савченко, навіть якщо на Марсі буде висока температура, вода на Марсі не буде рідкою, для цього атмосфера на Червоній планеті має стати більш щільною. Мільярди років тому, як майже цілком переконані учені, рідка вода вже була на Марсі. Є сліди від льодовиків, деякі з них є і досі на Марсі, покриті пилом, захищені від випаровування (річ у тім, пояснює Максим Савченко, що лід на Марсі може одразу перетворюватися на пару, виходити в атмосферу і за мільйони років може переміщуватися в космос; у такий спосіб Марс втрачає воду). Є русла давніх рік. До речі, Perseverance здійснив посадку в місці впадіння давньої річки в озеро. Можливо, це допоможе в подальших пошуках.

До того ж, на Марсі є місця, які можуть стати непоганим варіантом для перших колоній — лавові тунелі. Недалеко від гори Арсія, знайдено численні «дірки» в поверхні, розміром 150 на 157 метрів, мінімальна глибина яких — 178 метрів. Це те, що вдалося дослідити, а що там далі, і досі невідомо — можливо, кілометрові лабіринти. Як підсумували в чаті зум-лекції: «Можна збудувати катакомби на Марсі».

***

Дехто сумнівається, чи варто досліджувати Марс, шукати там життя, створювати колонії. Втім, як слушно зауважив Максим Савченко, якби не це прагнення до пізнання Марса, то багато технологій зараз не існувало б або вони були б на зовсім іншому рівні.

Крізь терни до Марса

Крізь терни до Марса

Як досліджували Червону планету та чи можливо її колонізувати?

Історія вивчення Марса бере свій початок ще до нашої ери. Відтоді було висунуто багато припущень, які в подальшому були уточнені, як-от, що це все-таки планета, а не рухома зірка, а таємничі смужки на поверхні — точно не зрошувальні канали, які побудували марсіани. Попри те що нині вже ХХІ ст., усе одно процес дослідження Марса лишається викликом, а сама Червона планета не поспішає розкривати людям свої таємниці. Як влаштований перший мінігелікоптер, який скоро має піднятися над поверхнею Червоної планети? Де там шукати воду? І де теоретично можуть знайти прихисток перші поселенці Марса? Про це й не тільки розповіли під час лекції освітньої платформи TanDeM. Лектором став Максим САВЧЕНКО, IT-фахівець, популяризатор науки, який тривалий час викладав дітям дисципліни науково-технічного спрямування, а в 2013—2018 рр. брав безпосередню участь у розвитку STEM-програми FIRST LEGO League в Україні.

ЗА 8 РОКІВ  — 24 КІЛОМЕТРИ

Як розповів Максим Савченко, віховий етап дослідження Марса розпочався в 1965 році, коли перший космічний апарат Mariner 4 пролетів над Червоною планетою на висоті близько 9846 км і зробив 22 фото. Тоді стало зрозуміло, що поверхня містить чимало кратерів, які нагадують ті, що на Місяці. 1971 року американський космічний апарат Mariner 9 зіштовхнувся з новою складністю — підлетівши до планети, виявилося, що нічого не видно: на Марсі здійнялася пилова буря. Довелося чекати кілька місяців, допоки вона вщухне. Втім, таки вдалося отримати 7329 знімків Червоної планети, які потім, для відтворення поверхні, вручну наклеювали на величезний глобус. Радянському зонду «Марс-3», який у тому ж році здійснив посадку на Марс, пощастило значно менше. Зв’язок тривав 14 секунд, а тоді й зовсім зник. Тріумф у вивченні настав 1976 року, він пов’язаний з Viking 1 і Viking 2, які здійснили революцію знань про Марс. Уперше людство побачило марсіанське небо (червоне, але на світанку й заході стає блакитним), помаранчевий ґрунт. До речі, під час лекції було показано фото Viking з Карлом Саганом, американським астрономом, астрофізиком, популяризатором науки, який, що менш відомо, має українське коріння. 1997 року Mars Pathfinder здійснив посадку на Марс. Хоч на цьому марсоході було обмаль наукових приладів, та головне своє завдання він виконав — стало зрозуміло, як пересуватися по Марсу, відпрацювали схему дешевої посадки. Вже наступні марсоходи були значно краще оснащені й передали на Землю численні дані про Червону планету.

Керували й керують ними за допомогою сигналів, які від Землі до Марсу можуть іти від 4 до 20 хвилин, залежно від положень двох планет. Не можна сказати, що цей спосіб бездоганний. Оскільки процес «комунікації» доволі тривалий, то буває так, що за цей час марсохід може в’їхати в піщаний ґрунт, із якого невідомо, чи вибереться. Водночас за ці хвилини марсохід не здолає велику відстань: максимальна швидкість для нього — 5 сантиметрів на секунду. Тож, наприклад, Curiosity, який пробув на Марсі вісім з половиною років, здолав відстань усього в 24 кілометри.

МІСІЯ ГЕЛІКОПТЕРА

Хоч це теж відносно непогано, та учені продовжують шукати шляхи, як побачити Марс більш цілісно. Зокрема, разом із Perseverance на Червону планету відправився і літальний апарат. Як розповідає Максим Савченко, хоч атмосферу Венери й досліджували спеціальні зонди, втім, це вперше, коли планують піднятися вгору в атмосфері іншої планети. Звичайно, це буде ще тим викликом. Бо хоч гравітація на Марсі слабша, тобто, щоб піднятися вгору, сили треба менше, втім, атмосферний тиск у 160 разів нижчий, ніж на Землі.

Тож учені спеціально створили невеличкий гелікоптер (масою менше за два кілограми, оскільки більше підняти складно) й значно збільшили швидкість обертання гвинтів. Заплановано, що за кілька тижнів після перевірки всіх систем від дна Perseverance відчепиться цей гелікоптер і спробує злетіти. Чи вдасться — скоро дізнаємося. Крім того, потрібно розуміти, що навіть у разі успіху, літати він зможе лише кілька хвилин. Потім він має приземлитися і довгий час заряджатися (має сонячні панелі). Загалом мета цього гелікоптера — допомогти віднайти ті ділянки, які марсохід мав би дослідити детальніше, та й загалом охопити більші території.

Ціна такої еволюції дослідження Марсу висока — йдеться не лише про фінансову складову, а й людські зусилля. Як зауважує Максим Савченко, з’явився навіть окремий вислів — «сім хвилин жаху», яким позначають останній етап під час посадки, коли щось може піти не так. Насправді ж ризиків багато не тільки в останні сім хвилин: вибух на старті, в польоті, вихід не на ту траєкторію, розбиття під час польоту; апарат може сісти не там, перевернутися, не увімкнутися. Загалом аж 27 місій так і не змогли здійснити задумане. Зате зараз на Марсі (на його орбіті чи поверхні) діє безпрецедентна кількість місій — 11. Ба більше, цьогоріч запланована посадка на Марс ще одного марсоходу, але Китай поки що не назвав офіційну дату.

НЕ ТАК СТРАШНА БУРЯ, ЯК ПИЛ

Тож чи справді на Марсі можна організувати колонію? Перший крок — проаналізувати умови. Рік на Марсі (один оберт навколо Сонця) триває 687 днів, а от доба вже більш подібна до земної — 24 години 37 хвилин. Головні елементи атмосфери Марса такі самі, як і на Землі, втім, у зовсім іншій пропорції. Приміром, на Землі найбільше азоту, а на Марсі його дуже мало, так само як і кисню, а 95% атмосфери Червоної планети — діоксид вуглецю (вуглекислий газ). Крім того, як наголошує Максим Савченко, навіть якби кисню було в атмосфері стільки ж, як і в земній, то дихати там ми все одно не змогли б (через значно нижчий атмосферний тиск). Температурні умови на Марсі теж не дуже сприятливі, наприклад, на восьме лютого 2021 року маємо такі дані: вдень — мінус шість градусів, а вночі мінус сімдесят чотири. Дуже зрідка трапляється, що температура піднімається вище від тридцяти градусів тепла. Ще один виклик, над розв’язанням якого учені розмірковують і досі, це зменшення опромінення.

Деякі з особливостей Марса можуть бути як перевагою, так і недоліком. Наприклад, багато з тих, хто дивився фільм «Марсіанин», пам’ятає епізод про страшну пилову бурю. Хоч у цілому, як пояснює Максим Савченко, кінострічка базується на фактах, утім, цей епізод не зовсім відповідає дійсності. Причина — у вже згадуваному атмосферному тиску, за якого навіть вітер з величезною швидкістю (як для земних умов) на Марсі впливатиме набагато менше. Втім, існує інший недолік — через це пил на Червоній планеті не такий «обтесаний вітром», тобто гострий, тому він шкідливий для здоров’я. Й існує небезпека, що, знімаючи запилений скафандр, людина може випадково вдихнути ці гострі часточки.

Неоднозначний вплив пилових бур і на марсоходи. Буває, що пилові бурі «відкопують» марсоходи з піску, щоб ті могли рухатися далі. Втім, буває і навпаки. Так сталося з одним із марсоходів, який щодня на Марсі отримував завдяки сонячним батареям 500—700 ват-годин, проте після пилової бурі, яка охопила планету й перетворила її атмосферу на непроникну для сонячного світла, заряд енергії значно впав. Марсохід розрядився, вимкнувся в безпечний режим, але не було енергії, щоб його підігрівати. Тож у одну з марсіанських ночей техніка не витримала морозу і він перестав виходити на зв’язок.

МАРСІАНСЬКІ КАТАКОМБИ

Із добрих новин — на Марсі є вода, щоправда, в замерзлому стані. Напевно, найхарактернішим прикладом її є «полярні шапки». Недалеко від північного полюсу міститься кратер Корольов (так, названий на честь видатного українця), в якому льоду — 2200 кубічних кілометрів. Ясна річ, що не весь цей лід чистий від пилу й різних солей, але, як запевняє Максим Савченко, цю воду можна очистити. Та, напевно, найголовніше — на Червоній планеті є підземні води. Їх вдалося виявити завдяки пристроям на орбітальних зондах, що дають змогу проаналізувати поверхню Марса на десятки кілометрів під поверхнею. Зокрема, під рівниною Утопія, на глибині 10 — 170 м, міститься велика кількість води (кажуть, що її там більше, ніж у озері Верхнє в Північній Америці).

Водночас є певна специфіка. Річ у тім, що, як зазначив Максим Савченко, навіть якщо на Марсі буде висока температура, вода на Марсі не буде рідкою, для цього атмосфера на Червоній планеті має стати більш щільною. Мільярди років тому, як майже цілком переконані учені, рідка вода вже була на Марсі. Є сліди від льодовиків, деякі з них є і досі на Марсі, покриті пилом, захищені від випаровування (річ у тім, пояснює Максим Савченко, що лід на Марсі може одразу перетворюватися на пару, виходити в атмосферу і за мільйони років може переміщуватися в космос; у такий спосіб Марс втрачає воду). Є русла давніх рік. До речі, Perseverance здійснив посадку в місці впадіння давньої річки в озеро. Можливо, це допоможе в подальших пошуках.

До того ж, на Марсі є місця, які можуть стати непоганим варіантом для перших колоній — лавові тунелі. Недалеко від гори Арсія, знайдено численні «дірки» в поверхні, розміром 150 на 157 метрів, мінімальна глибина яких — 178 метрів. Це те, що вдалося дослідити, а що там далі, і досі невідомо — можливо, кілометрові лабіринти. Як підсумували в чаті зум-лекції: «Можна збудувати катакомби на Марсі».

***

Дехто сумнівається, чи варто досліджувати Марс, шукати там життя, створювати колонії. Втім, як слушно зауважив Максим Савченко, якби не це прагнення до пізнання Марса, то багато технологій зараз не існувало б або вони були б на зовсім іншому рівні.