Фотографии с поверхностей других планет: ключевые миссии в истории космонавтики

Луна-9 — советский космический аппарат, который 3 февраля 1966 года совершил первую в истории мягкую посадку на Луну. До этого момента никто не знал наверняка, что представляет собой лунная поверхность: одни ученые считали, что она покрыта толстым слоем пыли, в которой любой аппарат просто утонет. Луна-9 развеяла этот страх — станция успешно села, не провалившись, и уже через несколько часов начала передавать на Землю первые в истории фотографии с поверхности другого небесного тела.

Снимки передавались с помощью телефотометра по радиоканалу — и здесь произошел курьезный эпизод: британские радиоастрономы из Джодрелл-Бэнк перехватили сигнал и, распознав, что формат передачи совпадает со стандартом обычных пресс-фотографий (APT), подключили к приемнику коммерческую машину и самостоятельно распечатали снимки — причем опубликовали их раньше, чем это сделали советские официальные источники. На фотографиях была видна каменистая пустыня: острые камни, кратеры, неровный рельеф — совсем не та непроходимая пылевая трясина, которой многие опасались.

Научное значение миссии было огромным. Во-первых, был окончательно закрыт вопрос о несущей способности лунного грунта — поверхность твердая и выдерживает посадку пилотируемого корабля. Во-вторых, снимки дали первое реальное представление о характере лунного ландшафта вблизи. Это напрямую повлияло на проектирование будущих лунных модулей — и советских, и американских. Фактически Луна-9 расчистила дорогу к Аполлону-11, который сел на Луну три года спустя.

Луна-9 была первым аппаратом, показавшим поверхность другого мира, но именно экипаж Аполлон-11 впервые сфотографировал ее сам. Миссия стартовала 16 июля 1969 года и через четыре дня корабль достиг Луны. На борту корабля находились трое астронавтов: Нил Армстронг, Базз Олдрин и Майкл Коллинз. Армстронг и Олдрин спустились на поверхность в лунном модуле Орел, пока Коллинз оставался на орбите в командном модуле.

Астронавты провели на поверхности около двух с половиной часов, собрали 21,5 кг грунта и камней, установили несколько приборов — в том числе сейсмограф и лазерный отражатель — и вернулись на корабль. 

Анализ привезенных образцов перевернул представления о происхождении Луны. До Аполлона существовало несколько конкурирующих теорий: что Луна сформировалась вместе с Землей из одного облака вещества, что была захвачена гравитацией, или что откололась от Земли на заре существования Солнечной системы. Образцы дали неожиданный ответ: лунные породы по изотопному составу кислорода практически идентичны земным — это исключало версию о захвате чужеродного тела. При этом на Луне почти нет железа и воды, которых на Земле много. Все это привело к формулировке «теории гигантского удара» — сегодня она считается основной: около 4,5 миллиарда лет назад в Землю врезался объект размером с Марс, выбросив в космос огромное количество вещества, из которого и сформировалась Луна. Без образцов «Аполлона» эта теория никогда бы не получила убедительного подтверждения.

«Венера-13» и «Венера-14» — советские автоматические станции, запущенные в октябре 1981 года с разницей в несколько дней. Обе достигли Венеры в марте 1982 года и совершили посадку на поверхность с разницей в четыре дня. Это была уже отработанная советская программа — СССР к тому моменту был абсолютным лидером в исследовании Венеры, и «Венера-13» и «14» стали вершиной этой программы. Главная задача — впервые в истории получить цветные панорамные снимки поверхности Венеры и провести анализ грунта прямо на месте.

И они это сделали — причем в адских условиях. Температура на поверхности Венеры около 460 градусов Цельсия, давление атмосферы — около 90 земных атмосфер, как на глубине километра в океане. В таких условиях электроника выходит из строя очень быстро. «Венера-13» проработала на поверхности 127 минут — вдвое дольше расчетного времени, «Венера-14» — 57 минут. За это время они передали цветные панорамы: на снимках была видна плоская каменистая поверхность с плитами темно-оранжевого базальта, освещённая густым оранжевым светом, который давала плотная атмосфера. Это были первые цветные фотографии с поверхности другой планеты в истории.

Викинг-1 — американский космический аппарат, который 20 июля 1976 года совершил первую успешную мягкую посадку на Марс. Дата была выбрана символически — ровно семь лет после Аполлона-11. Аппарат состоял из двух частей: орбитального модуля, который остался вращаться вокруг Марса и фотографировать поверхность, и посадочного модуля, который спустился на равнину Хриса — относительно ровное место, выбранное именно из соображений безопасности посадки. Викинг-1 проработал на поверхности рекордные шесть лет — последний сигнал получили в ноябре 1982 года.

Снимки, которые передал посадочный модуль, стали сенсацией. Марс оказался каменистой красно-оранжевой пустыней с валунами, мелкими камнями и характерным розоватым небом — цвет давала пыль, взвешенная в разреженной атмосфере. Это была первая подробная «фотография с места» другой планеты после советских «Венер» — но Марс, в отличие от Венеры, оказался неожиданно похож на земные пустыни, что само по себе произвело сильное впечатление на публику и ученых.
Главная научная интрига «Викинга-1» — эксперименты по поиску жизни. Один из них — так называемый «эксперимент с меченым выделением» — дал положительный результат: грунт выделял газ. Это вызвало огромный ажиотаж, но радость быстро омрачил другой прибор — хроматограф-масс-спектрометр, который не обнаружил в грунте органических молекул вообще.

Большинство ученых решили, что реакцию вызвали не микробы, а перекиси — химически агрессивные соединения в марсианском грунте, которые реагировали с питательным раствором без всякой биологии. Этот вопрос, впрочем, до конца не закрыт — некоторые исследователи до сих пор считают, что тот результат был недооценен.

В последствии с поверхности Марса будут сделаны еще тысячи снимков — роверами Соджорнер, Спирит, Оппортьюнити, Кьюриосити и Персеверанс. Но снимки Викинга-1 навсегда останутся первыми.

«Гюйгенс» — европейский зонд, который 14 января 2005 года совершил посадку на Титан, крупнейший спутник Сатурна. Это была совместная миссия NASA и Европейского космического агентства: большой орбитальный аппарат «Кассини» доставил «Гюйгенса» к Сатурну, а затем отпустил его в сторону Титана. Титан был выбран не случайно: это единственный спутник в Солнечной системе с плотной атмосферой, и ученые давно подозревали, что он может быть похож на раннюю Землю.

Атмосфера Титана оказалась густой, оранжево-коричневой от органической дымки — азот и метан, никакого кислорода. По мере снижения зонд фиксировал ветер, температуру, давление и химический состав. Когда он наконец пробил облака, камеры показали нечто неожиданное: разветвленные русла рек, береговые линии, холмы и равнины. Только вместо воды по этим рекам текал жидкий метан. «Гюйгенс» сел на твердую поверхность — она оказалась похожа на влажный песок или глину — и проработал на ней еще около часа, пока не разрядился.

Научное значение миссии огромно. Титан оказался планетой с полноценным метановым круговоротом — как водяной круговорот на Земле, только вместо воды везде метан: испаряется, конденсируется в облака, выпадает дождем, течет реками, собирается в озера. Анализ атмосферы показал богатую органическую химию — сложные углеродные молекулы, которые на Земле являются строительными блоками жизни. Это не означает, что на Титане есть жизнь — там минус 179 градусов Цельсия — но означает, что химия, предшествующая жизни, может возникать сама по себе в самых неожиданных местах Солнечной системы. «Гюйгенс» радикально расширил представления о том, где вообще стоит искать условия, пригодные для возникновения живого.

Комета Чурюмова-Герасименко была открыта советскими учеными в 1969 году. Спустя почти полвека именно она стала целью одной из самых амбициозных миссий в истории космонавтики — европейской миссии Rosetta. Аппарат стартовал в 2004 году и добирался до кометы десять лет, совершив три гравитационных маневра вокруг Земли и один вокруг Марса, чтобы набрать нужную скорость. В августе 2014 года «Розетта» наконец вышла на орбиту вокруг кометы.

Спустя пару месяцев «Розетта» сбросила на поверхность маленький посадочный модуль «Филы». Посадка вышла не совсем мягкой - гарпуны, которые должны были удержать «Филы», не сработали, и модуль дважды отскочил грунта, прежде чем остановился в тени скалы. Это стало проблемой — солнечные батареи не получали достаточно света, и через 60 часов «Филы» замолчал. Тем не менее за свое время работы он успел передать первые в истории снимки с поверхности кометы и провести несколько анализов грунта. Поверхность оказалась настоящим скальным пейзажем — острые утесы, огромные валуны, глубокие трещины, абсолютно черное небо. Многие отмечали, что пейзаж напоминает Землю.

«Розетта» обнаружила на комете сложные органические молекулы, в том числе аминокислоту глицин и фосфор — ключевые компоненты живых клеток. Это стало еще одним аргументом в пользу того, что кометы могли доставить органику на раннюю Землю.