Межпланетные миссии, которые изменили наши представления о Солнечной системе

Первые люди на Луне

Сегодня практически все знают, что Америке удалось перехватить инициативу в космической гонке, запустив своих космонавтов на Луну. Первым пилотируемым космическим кораблем, кому удалось успешно «прилуниться» в далеком 1969 году, стал американский космический корабль «Аполлон-11», с экипажем астронавтов на борту – это были Нил Армстронг, Майкл Коллинз и Базз Олдрин.

Многие из вас помнят фото, когда на поверхности Луны 20 июля 1969 года Армстронг с гордостью устанавливает флаг США. Правительство Америки торжествовало, что сумело обогнать в деле покорения Луны советских первооткрывателей космоса. Но история полна догадок и предположений, а некоторые факты не дают покоя критикам и ученым умам до сих пор. И по сей день обсуждается вопрос, что корабль американцев, по всей вероятности, добрался до Луны, взял пробы грунта, а вот опускались ли космонавты на ее поверхность на самом деле? Существует целая каста скептиков и критиков, неверящих в высадку американцев на Луне, однако, оставим этот скепсис на их совести.

Первые космические корабли на Луне — советская Луна-2

Однако, впервые Луны достиг советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года, то есть советские космические аппараты оказались на Луне на 10 лет раньше высадки американских космонавтов на спутник Земли. И потому особенно обидно, что мало кто знает о роли советских конструкторов, физиков, космонавтов в освоении Луны.

А ведь работа была проделана огромная, и результаты были достигнуты намного раньше победного шествия Армстронга. Вымпел СССР был доставлен на поверхность Луны на десятилетие раньше, чем на ее поверхность ступила нога человека. 13 сентября 1959 года космическая станция «Луна-2» достигла планеты, в честь которой она была названа. Первый в мире космический корабль достигший Луны (космическая станция Луна-2) совершил посадку на поверхности Луны в районе Моря Дождей вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик.

Возникает вполне закономерный вопрос: если до спутника Земли добралась станция «Луна-2», то должна была быть и «Луна-1»? Была, но ее запуск, выполненный немного раньше, оказался не столь удачным и, пролетев мимо Луны… Но даже при таком исходе в ходе полёта станции «Луна-1» был получены очень значимые научные результаты:

• При помощи ионных ловушек и счётчиков частиц были осуществлены первые прямые измерения параметров солнечного ветра.
• При помощи бортового магнитометра впервые был зарегистрирован внешний радиационный пояс Земли.
• Было установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля.
• АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости.

Участники запуска были отмечены Ленинской премией, поименно народ не знал своих героев, но общее дело – честь страны – было приоритетным.

Аполлон — 12

Запуск второй пилотируемой миссии к Луне состоялся 14 ноября 1969 года. К спутнику добрались 19 ноября.

Вид на поверхность Луны из иллюминатора посадочного модул

Прогуляться по поверхности спутника повезло астронавтам Питу Конраду и Алану Бину. Пилот Ричард Гордон ждал их на орбите.

Алан Бин выходит из лунного модуля.

Посадка на спутник осуществлялась примерно в 1500 километрах от места высадки «Аполлона-11». В ходе этой высадки астронавты провели фотографирование спутника, собрали образцы грунта, провели несколько сеансов телевизионной связи с Землей.

Кроме того, команда «Аполлона-12» подтвердила свои навыки сверхточной посадки. Они прилунились всего в 185 метрах от беспилотного космического корабля Сервейер-3, севшего на Луну двумя годами ранее. Перед астронавтами была поставлена задача демонтировать некоторые детали указанного аппарата и доставить их на Землю для изучения влияния длительного пребывания в лунных условиях.

Третья высадка

В составе экипажа «Аполлон-14» были Алан Шепард, Стюарт Руса, Эдгар Митчелл. На Луну высадились Алан Шепард и Эдгар Митчелл. За время пребывания на спутнике астронавты совершили два выхода на поверхность общей продолжительностью 9 часов 23 минуты.

Митчелл и Шепард собрали 42,8 кг образцов лунного грунта. Анализ камней в лабораториях на Земле показал, что их возраст составляет 4,51 млрд лет.

На борту «Аполлона-14» к Луне совершили полет около 500 семян пяти видов деревьев. После возвращения на Землю семена были проращены в питомниках Службы леса США. А саженцы этих деревьев затем были посажены во многих штатах Америки, университетах и центрах NASA. Где были посажены деревья — учета не велось. Но к февралю 2016 года удалось разыскать 75 «лунных деревьев» в 25 штатах.

Аполлон-15

Командир экипажа Дэвид Скотт и пилот лунного модуля Джеймс Ирвин провели на Луне почти трое суток (чуть менее 67 часов). Астронавты совершили три выхода на лунную поверхность, общая продолжительность которых составила 18 ч 33 мин. На Луне экипаж впервые использовал первый в истории лунный вездеход (луноход), проехав на нем в общей сложности 27,9 км.

За время своей работы на спутнике астронавты собрали 77 кг образцов лунных пород, провели несколько научных экспериментов.

Кроме того, участники экспедиции расположили на поверхности Луны памятную табличку «Павший астронавт» и алюминиевую скульптуру, изображающую астронавта в скафандре. На табличке увековечены имена 8 астронавтов США и 6 космонавтов СССР, к тому времени погибших или умерших.

Перед тем, как покинуть окололунную орбиту, астронавты запустили из модуля научных приборов небольшой искусственный спутник Луны, предназначенный для измерения ее магнитного и гравитационного полей.

Аполлон-16»

Джон Янг и Чарльз Дюк стали следующими астронавтами, которым удалось посетить лунную поверхность. Томас Маттингли ждал их на орбите спутника. К слову, эта миссия могла не состояться. Когда корабль вышел на лунную орбиту в двигателе контрольно-обслуживающего модуля возникли неполадки. Задержка посадки составила 6 часов. За это время корабль успел совершить 11 витков вокруг спутника. Проблема в итоге была решена и «Аполлону-16» разрешили продолжить запланированную посадку. После прилунения оказалось, что посадочный модуль находится на возвышенности и немного наклонен.

На Луне астронавты провели 71 час, с 21 по 23 апреля 1972 года. В течение этого времени они совершили три выхода на поверхность общей продолжительностью 20 часов и 14 минут, а также накатали 26,7 километров на луноходе. Более того, они установили рекорд скорости передвижения по Луне на лунном автомобиле — 18 км/ч.

На лунную поверхность были доставлены: детектор космических лучей и ультрафиолетовая фотокамера и сейсмометры.

А еще астронавты провели серию взрывов для проверки установленных сейсмических датчиков. Для этого использовалось два десятка зарядов взрывчатки, а также миномет! Этот эксперимент рассказал ученым о подповерхностной структуре лунного грунта (реголита), а также о скорости распространения звука в нем.

В ходе миссии «Аполлон-16» астронавты собрали и доставили на Землю 96,7 килограммов образцов лунного грунта. Кроме того, астронавты привезли на Землю 3793,5 м фото- и кинопленки, отснятой на Луне и окололунной орбите.

Венера 7

Первым космическим аппаратом, который смог совершить мягкую посадку на поверхность Венеры, стала советская АМС «Венера 7». После приземления 15 декабря 1970 года «Венера-7» также стала и первым в истории космическим аппаратом, которому удалось сесть на поверхность другой планеты.

После входа в атмосферу планеты АМС передавала данные 53 минуты, включая 20 минут, в течение которых станция была активна уже на поверхности Венеры.

Благодаря полученным данным, советским ученым удалось выяснить, как менялась температура атмосферы в зависимости от высоты аппарата (от 25 градусов по Цельсию до примерно 475 на поверхности). Также удалось узнать об атмосферном давлении на поверхности Венеры (приблизительно 90 атмосфер).

Стоит отметить, что первые снимки венерианской поверхности были сделаны позже, однако в рамках той же советской программы «Венера». Первым фотографом на Венере стала АМС «Венера 9», которая успешно приземлилась на планету 22 октября 1975 года.

Программа «Викинг»

В 1975 году в рамках программы «Викинг» США с небольшим интервалом отправили к Марсу 2 аппарата. «Викинг-1», как и «Викинг-2», состоял из орбитального и спускаемого модулей. Посадочные аппараты имели широкий набор научных инструментов для исследования марсианской почвы и атмосферы, который должен был позволить «Викингам» ответить на один из самых главных вопросов – есть ли жизнь на Марсе.

20 июля 1976 года «Викинг-1» стал первым в истории космическим аппаратом, которому удалось совершить успешную посадку на поверхность Марса. В сентябре на Красную планету приземлился и «Викинг-2», правда, не столь успешно – его двигатели выжгли марсианский грунт, который он должен был изучать, а одна из опор модуля встала на камень, из-за чего аппарат оказался под наклоном.

Оба «Викинга» тут же передали на Землю завораживающие панорамы инопланетной местности, в которой очутились.

В последующие годы «Викинги» провели множество научных экспериментов, а также передали на Землю бесчисленные снимки марсианской поверхности. В частности, был исследован состав почвы, обнаружено изобилие железа и кремния, а также наличие сульфатов. Поиски биологических образцов, впрочем, успехом так и не увенчались.

«Викинг-1» проработал значительно дольше запланированного и вышел из строя лишь в 1982 году – и то по ошибке сотрудника NASA, действия которого случайно привели к потере связи с аппаратом без возможности ее восстановления. «Викинг-2» проработал на поверхности Красной планеты до 1980 года.

Мессенджер

Меркурий традиционно занимал невысокое положение в приоритетах космических держав. За всю историю космонавтики не было ни одной посадки на его поверхность, а целенаправленно для его изучения направлялось лишь два аппарата – и оба под эгидой NASA.

Миссия второго из них – аппарата «Мессенджер», который в марте 2011 года стал первым в истории аппаратом, вышедшим на орбиту Меркурия, оказалась особенно плодотворной.

Опираясь на данные, полученные аппаратом «Маринер-10» о Меркурии, «Мессенджер» в 2008-2009 годах совершил три пролета мимо планеты, а затем вышел на ее орбиту.

В результате исследований, проведенных «Мессенджером», было получено множество ценных научных данных. К примеру, тысячи качественных снимков меркурианской поверхности позволили составить подробную 3D-карту планеты; научная аппаратура АМС к большому удивлению ученых обнаружила на полюсах самой близкой к Солнцу планеты лед; также «Мессенджеру» удалось выяснить, что магнитное поле планеты по какой-то причине значительно выше к северному полюсу планеты относительно ее центра.

Помимо этого, картографирование поверхности планеты выявило загадочные черные точки, которые можно обнаружить почти по всей планете. Скорее всего, они являются небольшими метеоритными кратерами, однако вещество в них крайне неоднородно. Это позволило ученым сделать вывод о том, что «внутренности» Меркурия не столь однообразны, как считалось ранее, и планета может обладать довольно сложной структурой.

Миссия «Мессенджера» должна завершиться только в 2015 году, исследования Меркурия продолжаются.

Вояджер

Трудно назвать более плодотворную межпланетную миссию, чем американская программа «Вояджер». Два аппарата – «Вояджер-1» и «Вояджер-2» – были запущены к Юпитеру и Сатурну в 1977 году и с тех пор успели стать первопроходцами во множестве областей.

В частности, «Вояджер-1» был первым аппаратом, которому удалось сделать детальные снимки спутников Юпитера и Сатурна. А «Вояджеру-2» удалось близко подлететь к Европе и Ганимеду – крупным спутникам Юпитера из так называемой галилеевой группы. Благодаря данным, полученным аппаратом, была выдвинута гипотеза о наличии под ледяной коркой спутников жидких океанов, что стало своего рода революцией и заставило говорить о возможности существования жизни в этих океанах.

Также «Вояджер-2» является первой и пока что единственной АМС, которой удалось достичь Урана и Нептуна. В ходе пролета мимо этих планет аппарат сделал и передал на Землю тысячи снимков, которые позволили изучить кольца планет и их спутники. У Урана «Вояджер-2» открыл 11 новых спутников, а на спутнике Нептуна – Тритоне – обнаружил функционирующие гейзеры, что очень удивило ученых.

Но даже этим успехи «Вояджеров» не ограничиваются. После изучения планет аппараты отправились еще дальше – к границам Солнечной системы. «Вояджер-1» к тому времени стал самым быстрым искусственным объектом, запущенным с Земли. Также он стал первым рукотворным объектом, который достиг межзвездной среды – то есть буквально покинул Солнечную систему, что позволило определить все еще работающее оборудование на его борту.

Уникальное местоположение аппарата позволит ученым вплоть до 2025 года (когда плутониевое топливо, наконец, закончится) изучать свойства межзвездной среды. Вдохновения астрофизикам добавляет и тот факт, что «Вояджер-2» тоже движется к границе Солнечной системы и через несколько лет выйдет в межзвездное пространство, что позволит проводить независимые наблюдения и измерения и сравнивать их с результатами «Вояджера-1».

Галилео

Целью миссии АМС «Галилео», запущенной NASA в 1989 году, было изучение Юпитера и его спутников. Аппарат справился с этим блестяще, выполнив все запланированные исследования.

«Галилео» стал первым и пока единственным аппаратом, вышедшим на орбиту Юпитера. До этого многочисленные снимки юпитерианских спутников галилеевой группы, сделанные АМС, позволили подтвердить гипотезу о наличии у них (в частности, у Европы) подледных океанов.

В 1994 году «Галилео» наблюдал падение в атмосферу Юпитера кометы – впервые в истории. Фотографии, сделанные аппаратом, позволили ученым увидеть крупные черные следы, которые остались во внешних облаках планеты после столкновения.

В 1995 году «Галилео» отправил в атмосферу Юпитера свой спускаемый модуль. К удивлению ученых атмосфера планеты оказалась не столь плотной, как считалось ранее, и модуль смог углубиться в нее на 130 км, передав на Землю первые данные о температуре и давлении во внешних и более глубоких областях газового гиганта.

В 2003 году программа «Галилео» завершилась, и орбитальный модуль также отправили в беспощадную атмосферу Юпитера, где он и сгорел.

Какие планеты подходят для колонизации

Венера – соседка Земли и по совместительству одна из самых горячих планет в нашей системе. Всему виной плотнейшие облака, которые удерживают полученное тепло в атмосфере. Из-за этого средняя температура на планете составляет 477 °C. Тем не менее, если решить проблему с облаками, то вполне реально получить в итоге условия, подобные земным. К тому же добираться до Венеры гораздо проще, чем к любой другой планете.

Венеру заслуженно называют близнецом Земли, т.к. их диаметр и масса очень схожи.

Кроме решения проблемы чрезвычайной жары человеку придется решать проблему с водой, которой на Венере не обнаружено, но всё же есть надежда, что где-то в недрах планеты она есть. Неприятен и тот факт, что без облаков Венера может оказаться подвержена радиации из-за слабого магнитного поля.

Учёные уже имеют представление о том, как подготовить Венеру к активному терраформированию. Можно установить специальные экраны между планетой и Солнцем, которые снизят поток солнечной энергии, что позволит значительно снизить температуру. Менее изящным способом является бомбардировка Венеры кометами и астероидами, которые несут лёд. К тому же согласно расчётам так можно раскрутить планету и сократить венерианские сутки, которые сейчас составляют 58,5 земных. В процессе формирования гидросферы уже можно будет начать закидывать туда водоросли и земные микроорганизмы.

Таким образом, колонизация Венеры вполне возможна, пусть и не в ближайшем будущем, ведь сейчас для этих целей человечеством выбрана иная планета.

Именно Марс претендует на планету, которую человек колонизирует первой. Красная планета подходит для создания жизнепригодных для человека условий, по словам учёных, на сегодняшний день в наибольшей степени.

Неоспоримым преимуществом Марса является возможность производства пищевых ресурсов, кислорода и стройматериалов на месте. Это неоспоримый плюс перед другими вариантами планет Солнечной системы. Всё это позволит осуществить задачу терраформирования, что в конечном итоге позволит создать земные условия. Человеку будет гораздо проще привыкнуть к марсианским суткам, которые составляют 24 часа и 39 минут. Животные и растения тоже будут в восторге.

На Марсе точно есть вода. Это подтверждают последние исследования ребят из НАСА. А вода – это жизнь! Она, правда, в замороженном состоянии, но есть предположение, что на Марсе обширные подземные запасы. Тамошняя почва при дополнительной обработке пригодна к выращиванию земных растений.

Красная планета серьёзно рассматривается как место для создания «Колыбели человечества» на случай, если на нашей планете произойдёт глобальная катастрофа. Правда пока это далёкая перспектива, а сейчас на красную планету смотрят скорее как на место, где возможно проводить интересные исследования и эксперименты, которые на Земле проводить опасно.

Кстати есть мнение, что наша цивилизация зародилась на Марсе, но вынуждена была переселиться на Землю.

Среди главных проблем, которые нужно решать, выделяют слабое магнитное поле Марса, разряженную атмосферу и гравитацию, равную 38% от земной.

Для защиты от радиации нужно создать нормальное магнитное поле, что при нынешнем развитии нашей науки пока нереально. С текущей атмосферой тоже придётся что-то решать, т.к. она не удерживает ни тепло, ни воздух. Среднесуточная температура на Марсе -55 °C. К тому же атмосфера красной планеты не обеспечивает должную защиту от метеоритов. Так что, пока не решится проблема с оптимальной атмосферой, придется жить в специальных жилых помещениях. Фактор более низкой гравитации подвергнет организм человека большим испытаниям – ему придётся перестраиваться. Ещё одной неприятностью на Марсе являются его знаменитые песчаные бури, которые сегодня очень плохо изучены. Однако уже рассматриваться разные методы решения этих проблем, когда организация жизни на многих других планетах пока выглядит как фантастика.

Сегодня исследованиям Марса препятствует дороговизна полётов. Конечно, ведь правительства всех стран считают, что лучше тратить миллиарды на вооружение, чем на покорение других миров… Так что будем надеяться, что мы успеем организовать на Марсе хотя бы города со своей атмосферой до того, как окончательно загадим Землю.

Полёт на Марс занимает около 9 месяцев, но в обозримом будущем намечаются разработки новых двигателей, которые значительно смогут сократить этого время. Если сравнивать с полётом к Меркурию, то энергозатраты просто мизерные, не говоря уже о сравнении с межзвёздными перелётами.

В общем, Марс оптимальный вариант в плане соотношения пригодности для жизни и расстояния от Земли.

Среди других объектов Солнечной системы планета Меркурий рассматривается как кандидат для колонизации. Лучше всего заселять район полюсов, т. к. там имеются ледяные шапки (пока что предположительно) и минимальны суточные перепады температуры. На Меркурии не будет проблем с энергией благодаря близкому расположению к Солнцу, да и на полезные ресурсы эта планета богата, жаль только не на пищевые… К достоинствам Меркурия можно отнести наличие магнитного поля, которое сможет справиться с солнечным ветром и космическим излучением, хотя не так эффективно, как Земля.

Но близость к Солнцу и отсутствие более-менее плотной атмосферы делают Меркурий не столь привлекательным в плане колонизации. Ну и бонусным недостатком является продолжительность суток в 176 земных. Терраформирование в таких условиях просто нецелесообразно, поэтому придется обходиться колонией под землёй. В любом случае организация возможности проживания человека на Меркурии будет довольно длительной и трудозатратой. Из-за гравитации Солнца даже сам перелёт будет чрезвычайно энергозатратным и опасным.

Да, Титан, спутник Сатурна, не является планетой, но в наш перечень очень колоритно вписывается. Это одно из немногих мест в Солнечной системе, где на данный момент возможно существование жизни (кроме Земли конечно) хотя бы в самой примитивной форме. Согласно актуальным исследованиям на Титане имеется углерод, водород, азот и кислород – всё необходимое для жизни. К тому же достаточно плотная атмосфера обеспечивает надёжную защиту от космического излучения. На Титане есть всё необходимое для жизнедеятельности колонии: от воды до возможности получения ракетного топлива. Титан очень привлекателен в экономическом плане, т.к. жидких углеродов там в сотни раз больше, чем всех нефтяных запасов на Земле. К тому же все эти сокровища находятся прямо на поверхности спутника в виде озёр.

Человеку на Титане может навредить низкое давление, низкая температура и наличие цианистого водорода в атмосфере. Без специальных скафандров на первых парах не обойтись. Неприятным фактором является и гравитация, которая ниже нашей в 7 раз. Из-за этого наш организм может пострадать. А ещё там нередко бывают сильные землетрясения.

Очень высока вероятность того, что Титан станет 3-м космическим объектом после Луны и Марса, на котором высадится человек. Сегодня его в первую очередь рассматривают как источник ресурсов, которые на Земле постепенно заканчиваются.