Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете

Использование коротковолнового радио для связи дает исследователям Марса дополнительное преимущество. Та же система может использоваться для исследований с помощью глубокого георадара. Радиосигнал на 3 МГц имеет длину волны 100 метров. В сухой марсианском среде сигналы, если их направлять вниз, предположительно могут проникать в грунт на глубину около 10 длин своей волны – то есть в данном случае на 1000 метров. В последнее время ученые считают, что на Марсе, скорее всего, есть подповерхностный слой жидких грунтовых вод, которые можно найти на глубине от 500 до 1000 метров. Даже если это не соответствует действительности в глобальном масштабе, скорее всего, оно верно в некоторых местах, что подтверждается наблюдениями, сделанными космическим аппаратом «Марс Глобал Сервейор»: на его фотоснимках между 2001 и 2005 годами видны проявления признаков водной эрозии на склоне кратера, которые могли быть созданы только временным истечением воды из подземного источника, когда «Марс Глобал Сервейор» работал на орбите.

В самом деле такие водоемы также могут быть распространенными объектами, так как геотермальная энергия обязательно должна вызывать таяние карманов подповерхностного льда и образование резервуаров с горячей водой. (Марс живой в плане геологической активности. По оценкам ученых, некоторые из вулканов в провинции Фарсида могли образоваться меньше 200 миллионов лет назад. С точки зрения возраста Марса в 4,5 миллиарда лет это все равно что вчера.) Команда ровера, оснащенная коротковолновым радио, может направлять сигналы радара в почву. Если на глубине около километра от поверхности есть жидкая вода, ее более высокая электропроводность по сравнению с окружающей сухой почвой или льдом заставит радиосигнал резко отразиться и вернуться к ресиверу, а временная задержка между передачей и приемом сигнала покажет экипажу, насколько глубоко располагается резервуар. Если исследователи обнаружат теплый водоем около поверхности, то расположат в этом месте буровую установку. Вода, в конце концов, – основа жизни.

Навигация на Марсе

Исследователи Красной планеты должны не только поддерживать связь с базой, но и как-то ориентироваться на местности. Хотя есть хорошие карты Марса, снятые с орбиты, основной проблемой для экипажа ровера будет определение собственного положения. Это очень важно не только для документирования координат различных научных находок, но и для того, чтобы экипаж не заблудился. В пустынях Марса, как и пустынях Северной Африки во время Второй мировой войны, заблудиться значит погибнуть. Радиомаяк на базе поможет людям найти дорогу домой, но он не будет действовать дальше горизонта (всего 40 километров вокруг базы, помните?). При приближении к этой границе экипаж ровера, двигающийся прочь от базы, может установить второй маяк на вершине холма, а потом еще и еще, чтобы отметить обратный путь. Такие действия, однако, сильно ограничены и, как и в истории про след из хлебных крошек, которые склевали птицы, могут закончиться катастрофически, если один из маяков прекратит работать. Какие еще методы навигации будут доступны экипажу ровера?

Что ж, первое, что приходит на ум аэрокосмическому инженеру, – это использование навигационных спутников. Если спутник находится на низкой полярной орбите Марса, его широта в любой момент будет известна. Если поставить на спутник радиомаяк (начиная с «Марс Глобал Сервейор», запущенного в 1996 году, все марсианские орбитальные аппараты оснащены таковыми), экипаж ровера сможет регистрировать его сигналы, и когда астронавты сравнят время прохода спутника на минимальном расстоянии с графиком его движения, записанным в компьютере ровера, то смогут определить свою широту. Кроме того, скорость прохода спутника мимо ровера будет большой, если тот расположен прямо под проекцией траектории спутника на марсианскую поверхность, и гораздо меньшей, если астронавты находятся далеко в стороне. Измерение доплеровского сдвига маяка на спутнике, вызванного разницей скоростей приближения и удаления от экипажа, позволит определить, как далеко астронавты находятся к востоку или западу от линии «север – юг», образованной проекцией траектории спутника. Еще раз, сравнение этой информации с компьютерными записями, в которых долгота спутника задана как функция времени, позволит экипажу определить свою долготу.