איך נכבש הכוכב האדום ומה הצלחנו ללמוד עליו. התנועה על שביל מאדים גוברת

מאדים כבש אנשים מאז שראינו אותו לראשונה כעצם בשמיים, שבהתחלה נראה לנו כוכב, וכוכב יפה, כי הוא אדום. במאה ה-1, טלסקופים קירבו את המבט שלנו בפעם הראשונה אל פני השטח שלו, מלאים בתבניות מסקרנות ובצורות קרקע (XNUMX). מדענים קשרו זאת בתחילה עם הציוויליזציה האנוסית הרותחת...

1. מפת פני השטח של מאדים במאה ה-XNUMX.

עכשיו אנחנו יודעים שאין ערוצים או כל מבנים מלאכותיים על מאדים. עם זאת, לאחרונה הוצע כי לפני 3,5 מיליארד שנים זה, היבש והרעיל, יכול היה להיות ראוי למגורים כמו כדור הארץ (2).

מרץ זהו כוכב הלכת הרביעי מהשמש, ממש אחרי כדור הארץ. זה רק קצת יותר ממחצית כדור הארץוהצפיפות שלו היא רק 38 אחוז. יַבַּשׁתִי. לוקח יותר זמן לעשות מהפכה שלמה סביב השמש מאשר כדור הארץ, אבל הוא מסתובב סביב צירו בערך באותה מהירות. בגלל זה שנה על מאדים היא 687 ימי כדור הארץ.ויום על מאדים הוא רק 40 דקות יותר מאשר על כדור הארץ.

למרות גודלו הקטן יותר, שטח היבשה של כוכב הלכת שווה בערך לשטח יבשות כדור הארץ, מה שאומר, לפחות תיאורטית. לרוע המזל, כוכב הלכת מוקף כיום באטמוספירה דקה המורכבת ברובה מפחמן דו חמצני ולא סביר שיתמוך בחיים על פני כדור הארץ.

מתאן מופיע מעת לעת באטמוספירה של העולם היבש הזה, והאדמה מכילה כימיקלים רעילים לחיים כפי שאנו מכירים אותם. אמנם יש מים על מאדים, הוא תקוע בכיפות הקרח הקוטביות של כוכב הלכת ומוחבאות, אולי בכמויות גדולות, מתחת לפני השטח של מאדים.

2. הופעה היפותטית של מאדים לפני מיליארדי שנים

היום, בעוד מדענים חוקרים פני השטח של מאדים (3), הם רואים מבנים שהם ללא ספק עבודה של נוזלים ארוכי טווח - נחלים מסועפים, עמקי נהרות, אגנים ודלתות. תצפיות מראות שלכוכב הלכת יכול היה להיות פעם אחת כזו אוקיינוס ​​עצום המכסה את חצי הכדור הצפוני שלו.

במקום אחר נוף של דובים עקבות של ממטרים עתיקים, מאגרי מים, נהרות החותכים דרך אפיקי נחל על הקרקע. סביר להניח שגם כדור הארץ היה עטוף באטמוספירה צפופה, שאפשרה למים להישאר במצב נוזלי בטמפרטורות ולחצים של מאדים. מתישהו בעבר, כוכב הלכת אמור לעבור שינוי דרמטי, ועולם שפעם היה יכול להיות דומה למדי לכדור הארץ הפך לשממה היבשה שאנו חוקרים היום. מדענים תוהים מה קרה? לאן נעלמו הנחלים האלה ומה קרה לאטמוספירה של מאדים?

לעת עתה. אולי זה ישתנה בשנים הקרובות. נאס"א מקווה שבני האדם הראשונים ינחתו על מאדים בשנות ה-30. אנחנו מדברים על לוח זמנים כזה כבר כעשר שנים. הסינים משערים לגבי תוכניות דומות, אבל פחות ספציפית. לפני שנצא לתוכניות השאפתניות הללו, בואו ננסה לעשות חשבון נפש של חצי מאה של חקר אנושי של מאדים.

יותר ממחצית מהמשימה נכשלה

שליחת חללית למאדים קשה, והנחיתה על הפלנטה הזו היא אפילו יותר קשה. האווירה הנדירה של מאדים הופכת את העלייה אל פני השטח לאתגר עצום. בערך 60 אחוז. ניסיונות נחיתה לאורך עשרות שנות ההיסטוריה של חקר כוכבי הלכת לא צלחו.

עד כה, שש סוכנויות חלל הגיעו למאדים בהצלחה - נאס"א, הרוסקוסמוס הרוסי וקודמיו הסובייטיים, סוכנות החלל האירופית (ESA), ארגון חקר החלל ההודי (ISRO), הסוכנות הסינית, שלא רק אירחה את המסלול, אלא גם נחת בהצלחה ושיגר את הרובר, חקר את פני הספינה של ז'ורונג, ולבסוף, את סוכנות החלל של איחוד האמירויות הערביות עם הגשושית "אמל" ("תקווה").

מאז שנות ה-60, עשרות חלליות נשלחו למאדים. ראשון בשורה בדיקה על מאדים הפציץ את ברית המועצות. המשימה כללה את המעברים המכוונים הראשונים ונחיתה קשה (השפעה) (מאדים, 1962).

שייט מוצלח ראשון מסביב למאדים התרחש ביולי 1965 באמצעות הגשושית Mariner 4 של נאס"א. מרץ 2 i מרץ 3 עם זאת, בשנת 1971, הראשון עם הרובר על הסיפון התרסק, וקשר עם מרץ 3 הוא נשבר ברגע שהגיע לפני השטח.

הושק על ידי נאס"א בשנת 1975, הגשושיות הוויקינגיות כללו שני מסלולים, כל אחד עם נחתת שביצעה בהצלחה נחיתה רכה ב-1976. הם גם ערכו ניסויים ביולוגיים על אדמת מאדים כדי לחפש סימני חיים, אך התוצאות לא היו חד משמעיות.

נאס"א המשיכה תוכנית Mariner עם זוג נוסף של בדיקות Mariner 6 ו-7. הם הוצבו בחלון הטעינה הבא והגיעו לכוכב ב-1969. במהלך חלון הטעינה הבא, מרינר שוב סבלה מאובדן של אחד מזוגות הגשושיות שלה.

מרינר 9 נכנסה בהצלחה למסלול סביב מאדים כחללית הראשונה בהיסטוריה. בין היתר הוא גילה שסופת אבק משתוללת בכל רחבי כדור הארץ. הצילומים שלו היו הראשונים שסיפקו ראיות מפורטות יותר לכך שפעם היו יכולים להתקיים מים נוזליים על פני כדור הארץ. בהתבסס על מחקרים אלו, נמצא גם שהאזור הנקרא שום דבר אולימפי הוא ההר הגבוה ביותר (ליתר דיוק, הר געש), מה שהוביל לסיווג מחדש לאולימפוס מונס.

היו עוד הרבה כישלונות. לדוגמה, הגשושיות הסובייטיות פובוס 1 ופובוס 2 נשלחו למאדים ב-1988 כדי לחקור את מאדים ושני הירחים שלו, עם התמקדות מיוחדת בפובוס. פובוס 1 איבד קשר בדרך למאדים. פובוס 2למרות שהוא צילם בהצלחה את מאדים ופובוס, הוא התרסק לפני ששתי הנחתות פגעו בפני השטח של פובוס.

גם ללא הצלחה משימת המשקיף האמריקאית Mars Observer בשנת 1993. זמן קצר לאחר מכן, בשנת 1997, דיווחה גשושית תצפית נוספת של נאס"א, ה-Mars Global Surveyor, על כניסה למסלולו של מאדים. משימה זו הייתה הצלחה מוחלטת, ועד שנת 2001 כוכב הלכת כולו מופה.

4. שחזורים בגודל טבעי של הרוברים Sojourner, Spirit, Opportunity ו-Curiosity בהשתתפות מהנדסי נאס"א.

בשנת 1997 הייתה גם פריצת דרך גדולה בדמות נחיתה מוצלחת באזור עמק ארס וסקר שטח באמצעות לזיקה נאס"א שהייה במסגרת משימת Mars Pathfinder. בנוסף למטרות מדעיות, משימת מארס נתיב המאדים זה היה גם הוכחה לקונספט לפתרונות שונים, כגון מערכת הנחיתה של כריות האוויר והימנעות אוטומטית ממכשולים, ששימשו מאוחר יותר במשימות הרוברים הבאות (4). עם זאת, לפני שהם הגיעו, היה גל נוסף של כישלונות של מאדים ב-1998 וב-1999, זמן קצר לאחר ההצלחה של Global Surveyor ו-Pathfinder.

זה היה מצער משימת נוזומי יפניתכמו גם מסלולי נאס"א Mars Climate Orbiter, Mars Polar Lander אני חודרים חלל עמוק 2עם כשלים שונים.

משימה של סוכנות החלל האירופית Mars Express (ESA) הגיעה למאדים ב-2003. על הסיפון הייתה נחתת ביגל 2, שאבדה במהלך ניסיון נחיתה ונעלמה בפברואר 2004. ביגל 2 התגלה בינואר 2015 על ידי מצלמת ה-HiRise ב-Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) של נאס"א. התברר שהוא נחת בשלום, אבל הוא לא הצליח לפרוס במלואו את הפאנלים הסולאריים והאנטנה. Orbital Mars Express עם זאת, הוא גילה תגליות חשובות. בשנת 2004 הוא גילה מתאן באטמוספירה של כוכב הלכת וצפה בו שנתיים לאחר מכן. כוכבי קוטב.

בינואר 2004 נקראו שני רוברים של נאס"א רוח סרביה (MER-A) I. הזדמנות (MER-B) נחת על פני מאדים. שניהם חרגו בהרבה מלוחות הזמנים המשוערים של מאדים. בין התוצאות המדעיות המשמעותיות ביותר של תוכנית זו היו ראיות חזקות לכך שהיו קיימים מים נוזליים בשני אתרי הנחיתה בעבר. רובר ספיריט (MER-A) היה פעיל עד 2010 כשהפסיק לשלוח נתונים מכיוון שנתקע בדיונה ולא הצליח לכוון את עצמו מחדש כדי לטעון את הסוללות שלו.

ואז פיניקס נחת בקוטב הצפוני של מאדים במאי 2008 ואושר שיש לו קרח מים. שלוש שנים לאחר מכן, שוגרה מעבדת המדע של מאדים על סיפון הרובר Curiosity, שהגיע לפני השטח של מאדים באוגוסט 2012. אנו כותבים על התוצאות המדעיות החשובות ביותר של משימתו במאמר אחר בגיליון זה של MT.

עוד ניסיון לא מוצלח לנחות על מאדים על ידי ה-ESA האירופית והרוסקוסמוס הרוסי היה Lendaunik Schiaparelliאשר התנתק מ- ExoMars Trace Gas Orbiter. המשימה הגיעה למאדים ב-2016. עם זאת, שיאפרלי, בזמן שירד, פתח בטרם עת את המצנח שלו והתרסק אל פני השטח. עם זאת, הוא סיפק נתונים מרכזיים במהלך צניחה, כך שהבדיקה נחשבה להצלחה חלקית.

שנתיים לאחר מכן נחתה גשושית נוספת על הפלנטה, הפעם נייחת. Insightשביצע מחקר ש קבע את קוטר הליבה של מאדים. מדידות InSight מראות שקוטרו של הליבה של מאדים הוא בין 1810 ל-1850 קילומטרים. זהו כמעט מחצית מקוטר הליבה של כדור הארץ, שהוא כ-3483 ק"מ. יחד עם זאת, יותר ממה שהראו כמה הערכות, כלומר הליבה של מאדים נדירה יותר ממה שחשבו בעבר.

הגשושית של InSight ניסתה ללא הצלחה להיכנס לעומק אדמת המאדים. כבר בינואר נזנח השימוש ב"חפרפרת" הפולנית-גרמנית, דהיינו. בדיקה תרמית, שהייתה אמורה להיכנס לעומק האדמה כדי למדוד את זרימת האנרגיה התרמית. השומה נתקלה בחיכוכים רבים ולא שקעה מספיק עמוק באדמה. גם הגשושית מקשיבה גלים סיסמיים מתוך כדור הארץ. למרבה הצער, ייתכן שלמשימה InSight לא יהיה מספיק זמן לגלות תגליות נוספות. אבק נאסף על הפאנלים הסולאריים של המכשיר, מה שאומר ש-InSight מקבל פחות חשמל.

בעשורים האחרונים גם התנועה במסלול כוכב הלכת גדלה באופן שיטתי. בבעלות נאס"א מאדים אודיסיאה נכנס למסלול מאדים בשנת 2001. משימתו היא להשתמש בספקטרומטרים ומכשירי הדמיה כדי לחפש עדויות בעבר או בהווה למים ולפעילות געשית במאדים.

בשנת 2006 הגיעה גשושית של נאס"א במסלול. מסלול סיור מאדים (MRO), שהיה אמור לערוך סקר מדעי בן שנתיים. המסלול החל למפות את הנוף ומזג האוויר של מאדים כדי למצוא אתרי נחיתה מתאימים למשימות נחתת קרובות. MRO צילם את התמונה הראשונה של סדרה של מפולות שלגים פעילות ליד הקוטב הצפוני של כוכב הלכת ב-2008. מסלול ה-MAVEN הגיע למסלול סביב הכוכב האדום בשנת 2014. מטרות המשימה הן בעיקר לקבוע כיצד אבדו האטמוספרה והמים של כדור הארץ במהלך תקופה זו. של השנה.

בערך באותו זמן, הגשושית הראשונה שלו למסלול של מאדים, משימת מסלול מאדים (MAMA), נקרא גם מנגאליאן, שיגור של ארגון חקר החלל ההודי (ISRO). הוא נכנס למסלול בספטמבר 2014. ISRO של הודו הפכה לסוכנות החלל הרביעית שהגיעה למאדים, אחרי תוכנית החלל הסובייטית, נאס"א ו-ESA.

5. רכב שטח סיני Zhuzhong

מדינה נוספת במועדון המאדים היא איחוד האמירויות הערביות. שייך אליהם חללית מסלולית אמל הצטרף ב-9 בפברואר 2021. יום לאחר מכן, הגשושית הסינית עשתה את אותו הדבר. טיאנוון -1, הנושא את הנחתת והרובר ז'ורונג במשקל 240 ק"ג (5), אשר נחת בהצלחה בנחת במאי 2021.

חוקר שטח סיני הצטרף לשלוש חלליות אמריקאיות הפעילות ופעילות כעת על פני כדור הארץ. לזיקוב סקרנות i הַתמָדָהשגם נחתה בהצלחה בפברואר הקרוב, ואינסייט. ואם סופרים מזל"ט מעופף גאוני שוחרר על ידי המשימה האחרונה של ארה"ב, בנפרד, כלומר, המכונות האנושיות הפועלות על פני מאדים ברגע חמש.

כוכב הלכת נחקר גם על ידי שמונה מסלולים: Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Orbiter Mission, MAVEN, ExoMars Trace Gas Orbiter (6), Tianwen-1 ו-Amal. עד כה, אף דגימה אחת לא נשלחה ממאדים, וגישת הנחיתה לירח פובוס (Phobos-Grunt) במהלך ההמראה ב-2011 לא הצליחה.

איור 6. תמונות של פני השטח של מאדים ממכשיר ה-CASSIS של המסלול Exo Mars.

כל "תשתית" המחקר של מאדים ממשיכה לספק נתונים מעניינים חדשים בנושא זה. כוכב אדום. לאחרונה, ExoMars Trace Gas Orbiter זיהה מימן כלורי באטמוספירה של מאדים. התוצאות מתפרסמות בכתב העת Science Advances. "דרוש קיטור כדי לשחרר כלור, ומימן נחוץ על ידי תוצר הלוואי של המים כדי ליצור מימן כלורי. הדבר החשוב ביותר בתהליכים הכימיים הללו הוא מים", הסביר. קווין אולסן מאוניברסיטת אוקספורד, בהודעה לעיתונות. לדברי מדענים, קיומם של אדי מים תומך בתיאוריה שמאדים מאבד כמויות גדולות של מים עם הזמן.

בבעלות נאס"א מסלול סיור מאדים הוא גם הבחין במשהו מוזר על פני מאדים. הוא עושה צ'ק אין עם כרטיס עלייה למטוס. מצלמת HiRise בור עמוק (7), הנראה כמו כתם שחור שחור בקוטר של כ-180 מטר. מחקר נוסף התברר כמפתיע עוד יותר. התברר שחול רופף שוכב בתחתית החלל, והוא נופל לכיוון אחד. מדענים מנסים כעת לקבוע האם הבור העמוק יכול להיות מחובר לרשת של מנהרות תת קרקעיות שנותרו על ידי לבה זורמת במהירות.

מדענים חשדו זה מכבר שהרי געש כבויים עלולים להישאר מאחור צינורות לבה גדולים במערות על מאדים. מערכות אלו עשויות להתגלות כמקום מבטיח מאוד לפריסה עתידית של בסיסי מאדים.

מה מצפה לכוכב האדום בעתיד?

במסגרת התכנית ExoMars, ESA ו-Roscosmos מתכננים לשלוח את הרובר רוזלינד פרנקלין ב-2022 לחפש עדויות לקיומם של מיקרואורגניזמים על מאדים, בעבר או בהווה. הנחתת שהרובר אמור להעביר נקראת קאזאצ'וק. אותו חלון ב-2022 מסלול מאדים EscaPADE (חוקרי בריחה ופלזמה האצה ודינמיקה) מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי אמורים לטוס עם שתי חלליות במשימה אחת שמטרתה לימוד מבנה, הרכב, - תנודתיות i דינמיקה של המגנטוספרה של מאדים אורז תהליכי יציאה.

הסוכנות ההודית ISRO מתכננת לעקוב אחר המשימה שלה בשנת 2024 עם משימה שנקראת Mars Orbiter Mission 2 (MOM-2). ייתכן שבנוסף למסלול, הודו תרצה גם לשלוח רובר לנחות ולחקור את כדור הארץ.

הצעות טיול קצת פחות ספציפיות כוללות את הרעיון הפיני-רוסי מרץ MetNetהכרוך בשימוש בתחנות מטאורולוגיות קטנות רבות על מאדים כדי ליצור רשת נרחבת של תצפיות לחקר מבנה האטמוספירה של כוכב הלכת, הפיזיקה והמטאורולוגיה של כוכב הלכת.

מארס-גראנט זו, בתורו, הרעיון הרוסי של משימה שמטרתה להעביר דגימה של אדמת מאדים לכדור הארץ. צוות ESA-NASA פיתח את הרעיון של ארכיטקטורת המראה והחזרה של שלושה מאדים המשתמשת ברובר כדי לאחסן דגימות קטנות, מדרגת טיפוס על מאדים כדי לשלוח אותם למסלול, ומסלול לתקשר איתם דרך האוויר. מאדים ולהחזיר אותם לכדור הארץ.

כונן חשמלי סולארי עשוי לאפשר המראה אחת להחזרת דגימות במקום שלוש. גם הסוכנות היפנית JAXA עובדת על קונספט משימה בשם רובר MELOS. חפש חתימות ביולוגיות חיים קיימים על מאדים.

כמובן שיש עוד פרויקטים של משימה מאוישת. חקר החלל בארה"ב נקבע כיעד ארוך טווח בחזון חקר החלל שהוכרז ב-2004 על ידי נשיא ארה"ב דאז, ג'ורג' וו. בוש.

28 בספטמבר 2007 מנהל נאס"א מייקל ד. גריפין הצהיר כי נאס"א שואפת לשלוח אדם למאדים עד 2037. באוקטובר 2015, נאס"א פרסמה את התוכנית הרשמית לחקירה והתיישבות אנושית של מאדים. זה נקרא מסע למאדים ופורט על ידי MT בזמנו. זה כנראה כבר לא רלוונטי, שכן הוא סיפק את השימוש בתחנת החלל הבינלאומית במסלול כדור הארץ, ולא בירח, ובתחנת הירח כשלב ביניים. היום מדברים יותר על חזרה לירח כדרך להגיע למאדים.

הוא גם הופיע בדרך אילון מאסק ו - SpaceX עם תוכניותיו השאפתניות ולעיתים לא מציאותיות למשימות קונבנציונליות למאדים לצורך קולוניזציה. ב-2017, SpaceX הכריזה על תוכניות עד 2022, ואחריה עוד שתי טיסות בלתי מאוישות ושתי טיסות מאוישות ב-2024. Starship חייב להיות בעל כושר עומס של לפחות 100 טון. כמה אבות טיפוס של Starship נבדקו בהצלחה כחלק מתוכנית הפיתוח של Starship, כולל נחיתה אחת מוצלחת לחלוטין.

מאדים הוא ללא ספק הגוף הקוסמי הנחקר והידוע ביותר אחרי או שווה לירח. תוכניות שאפתניות, עד קולוניזציה, הן סיכוי אחד, מעורפל למדי, כרגע. מה שבטוח, לעומת זאת, הוא שהתנועה קדימה ואחורה פני השטח של כוכב הלכת האדום יגדל בשנים הקרובות.