Одна из главных технических проблем марсохода – это управление его движением. Марсоход должен, например, уметь самостоятельно обходить препятствия, которых двадцать – тридцать минут назад не было на его пути. Примерно столько времени понадобится радиосигналам, чтобы преодолеть расстояние от Марса до Земли и обратно. Решение проблемы видится в том, чтобы сделать марсоход «системой-экспертом», придав ему определенные «интеллектуальные способности». «Земля» будет определять стратегию работы, а сам робот – тактику ее проведения. Если для орбитального аппарата это означает автономию в решении ряда навигационных задач, то для марсохода – это наивысшее по сложности автономное адаптивное (то есть приспосабливающееся к условиям) управление движением.
Создание таких самоуправляемых роботов послужит не только космической науке. Оно принесет немало пользы и в земной практике. В частности, прототип марсохода использовался при очистке крыши Чернобыльской АЭС от радиоактивных обломков.
Программа научных исследований для марсоходов предполагается очень обширная. Она включает в себя вибропросвечивание глубинных недр планеты, что даст сведения о ее внутреннем строении; исследование состава грунта, анализ его микроструктуры и летучих компонентов. Марсоход позволит также получить большую серию панорамных снимков поверхности по трассе движения. С его помощью можно было бы осуществить и сбор образцов пород с большой площади и с глубины несколько метров, при этом увеличивается вероятность обнаружения каких-то форм жизни. Условия ее существования в подповерхностных слоях грунта более благоприятны – стабильная температура, защищенность от ионизирующих излучений достаточно высокая, по-видимому, влажность. Будет установлен на марсоходе и метеокомплекс.
Статья Юрия Зайцева в канадском журнале Space Flight News
Земля – Марс – Земля
Доставка образцов марсианского грунта на Землю представляется наиболее сложным элементом предложенной советскими учеными программы исследований Марса. Возможный вариант – запуск двух автономных аппаратов: один из них совершит посадку на поверхность Марса, другой станет его спутником. Посадочный аппарат опустится в заранее выбранном месте, где его уже будет ожидать доставленный на планету в предыдущей экспедиции марсоход с собранными им образцами пород. (Марсоход будет играть и роль радиомаяка для посадочного аппарата.) Образцы пород перегружаются манипулятором во взлетную ракету.
Кроме того, часть образцов будет собираться в районе посадки спускаемого аппарата небольшим марсоходом, размещенным на его борту. Он также оборудуется манипуляторами и грунтозаборным устройством, которое позволит взять образцы с достаточно большой глубины.
Взлетная ракета доставит грунт к орбитальному аппарату, состыкуется с ним, после чего образцы перегружаются в возвращаемый к Земле модуль. При подлете к нашей планете он перехватывается орбитальной станцией.
Было бы целесообразно выполнить на борту станции первичный анализ марсианского грунта. Это позволит разрешить одну из трудных задач экспедиции – обеспечение карантина, исключающего заражение нашей планеты внеземными организмами, которые могут оказаться в доставленных с Марса образцах грунта, как бы ни была мала такая вероятность. Само собой разумеется, необходима и стерилизация космического аппарата перед стартом с Земли, чтобы не занести на Марс земные микробы.
Доставка на Землю грунта с Марса позволит разрешить многие сложные вопросы природы этой планеты. Анализ минералогического состава образцов, содержания в них благородных газов и летучих веществ, а также распределения элементов поможет уяснить эволюцию Марса. Изучение изотопов даст возможность датировать породы и получить сведения о прежних геологических условиях на планете. Ученые надеются обнаружить углерод, воду и другие химические элементы, свидетельствующие о том, что на Марсе в свое время существовала жизнь. Не исключено, что будут найдены ископаемые остатки.
Проработки показали, в частности, что совместить возврат фотопленки с околомарсианской орбиты на Землю с выполнением всех других задач экспедиции будет трудно. Возможно, для проведения детальной фотографической съемки поверхности планеты с последующей доставкой пленки на Землю понадобится запуск специального аппарата. При этом облегчается и решение ряда специфических проблем, таких, например, как защита фотослоя от воздействия космической радиации.
Использование носителя типа ракеты «Энергия», способного доставить к Марсу значительно большую полезную нагрузку, открывает принципиально новые возможности в реализации марсианской программы. Одним стартом могут быть решены все основные задачи, включая возврат на Землю кассеты с материалами фотосъемки.
Может быть обеспечено одновременное исследование и значительно большего числа точек на Марсе при помощи марсоходов, аэростатных зондов и малых посадочных станций. Предварительные оценки показывают, что в одном запуске ракеты-носителя «Энергия» могут быть доставлены на планету сразу три марсохода – один тяжелый с возможностью глубокого бурения и два легких, несколько кассет с десятью метеомаяками каждая и большое количество пенетраторов.
Удастся снять и весовые ограничения в решении проблемы доставки грунта с Марса. В принципе можно было бы попытаться одновременно доставить грунт и с марсианского спутника Фобос.
Доставка на землю образцов марсианского грунта в варианте использования ракеты «Энергия», по сути, может стать решающим этапом отработки в натурных условиях элементов и основных технических средств будущей пилотируемой экспедиции – ядерной электрореактивной двигательной установки, марсианского посадочного корабля со взлетной ракетой на борту, корабля возвращения на Землю.
Полетим вместе
Предполагается, что в предложенной советскими учеными программе исследований Марса примут участие научные организации и специалисты многих других стран. Опыт проекта «Венера – комета Галлея» показал, насколько эффективной может быть такая кооперация. По числу участников из разных стран, непосредственно работавших над созданием техники и приборов, этот проект беспрецедентен. По сути дела, это был первый шаг на пути превращения космоса в открытую интернациональную лабораторию, к чему и призывает советская программа «звездного мира» – проявление нового мышления в космической практике. Очень важно не только сохранить дух научного сотрудничества, который возник в ходе реализации проекта «Вега» и еще больше укрепился при подготовке проекта «Фобос», но и далее развивать его.
Советские ученые уже сотрудничают в разработке «марсианской программы» с социалистическими государствами, Францией, Австрией, Италией и рядом других стран. Что же касается США, то пока советская и американская программы будущих исследований Марса рассматриваются независимо, лишь с некоторой координацией. Есть, однако, надежда и на определенное сотрудничество. По-видимому, какие-то американские приборы будут установлены на советских аппаратах. Прорабатывается вопрос совместных исследований советскими космическими аппаратами 1994 года и американскими аппаратами «Марс-обсервер» (старт в 1992 году), которые несколько лет должны находиться на околомарсианской орбите. Это пока единственный утвержденный проект в американской программе исследований Марса. «Марс-обсервер» мог бы, например, принимать телеметрическую информацию от советских аэростатов и марсоходов. Не менее важна организация совместной наземной сети для круглосуточного приема данных с искусственных спутников Марса. Особый интерес представляет координация исследований отдельных районов планеты. На борту американского аппарата «Марс-обсервер» планируется установить телевизионную камеру высокого разрешения, и он мог бы выполнить эффективное исследование районов предполагаемого десантирования марсоходов, пенетраторов и метеомаяков советской миссии к Марсу.
В дальнейшем мог бы быть произведен обмен информацией по метеорологии Марса, о характеристиках его атмосферы и поверхности, создан общий банк фотопланов и картографических материалов, организована совместная интерпретация результатов исследований. Итогом этой работы стала бы разработка объединенными усилиями инженерной модели Марса для ее использования в последующих этапах исследования планеты.
Полет же человека на Марс, по-видимому, вообще невозможен без международного сотрудничества. Напомним, что программа высадки людей на Луну стоила США двадцать пять миллиардов долларов. Стоимость марсианской пилотируемой экспедиции будет составлять по разным оценкам от 50 до 250 миллиардов долларов. Такие расходы обременительны даже для высокоразвитой страны. Вывод: необходимо объединение ресурсов разных стран. А чтобы такая экспедиция имела смысл, ее подготовка, включая предварительные полеты автоматов, должна вестись в рамках широкой международной программы долгосрочных исследований. Тогда это будет не просто пилотируемая экспедиция на Марс, а начало его колонизации.
