2020 год является оптимальным для полетов на Марс, учитывая близкое расстояние между Землей и Марсом. Такая возможность предоставляется каждые 26 месяцев, что позволяет посылать космические аппараты на Красную планету с меньшими затратами времени и топлива. По этой причине с середины июля по август были запланированы три миссии на Марс: американский марсоход «Персеверанс» («Настойчивость») планируется к запуску 30 июля, зонд ОАЭ «Аль-Амаль» («Надежда») запущен 20 июля, а также стартовавшая через три дня китайская миссия «Тяньвэнь-1» («Вопросы к небу-1»).
Редакция Telegram-канала «ЧВК Медиа» разбирается, зачем Китай инвестирует в миссию на Марсе, и как это связано с его долгосрочной космической стратегией и целями?
Тернистый путь к Марсу
Первый китайский малый орбитальный зонд «Инхо-1» («Светлячок» или «Мерцающее недоумение» — древнее китайское название Марса), запущенный вместе с российской автоматической межпланетной станцией «Фобос-Грунт» в 2011 году, не сумел покинуть низкую околоземную орбиту (НОО) и упал в Тихий океан. После этого в 2016 году Китай официально дал старт своей независимой программе полета на Марс, названной «Тяньвэнь-1» в честь стихотворения китайского поэта Цюй Юаня, жившего в III–IV веке до нашей эры. Название марсианской миссии было озвучено 24 апреля 2020 года в День космонавтики Китая — именно в этот день 50 лет назад китайцы запустили свой первый искусственный спутник Земли.
Таким образом, КНР не стала размениваться по мелочам после первой неудачной попытки достичь Красной планеты, а сразу решила отправить к Марсу технически сложную миссию с орбитальным и посадочным аппаратами, а также марсоходом.
В ноябре 2019 года Китай успешно провел имитационное испытание своего полета на Марс на полигоне в провинция Хэбэй на севере Китая. В ходе тестов были смоделированы гравитационные условия Марса, а также проведены испытания спуска и приземления на поверхность планеты. Главный конструктор китайской миссии по исследованию Марса Чжан Жунцяо подчеркнул сложность посадки: «Природная среда Марса сильно отличается от земной во многих аспектах, среди которых марсианское гравитационное ускорение составляет лишь около трети от земного. Для того, чтобы смоделировать процедуру приземления под действием гравитационного ускорения Марса, мы построили весь этот полигон».
«Тяньвэнь-1» стал частью крупномасштабного проекта по исследованию Солнечной системы, о запуске которого власти Китая объявили еще в 2017 году. Для межпланетных миссий к Луне, Марсу, Юпитеру и астероидам был построен четвертый, самый южный космодром в Поднебесной — Вэньчан, который расположен в восточной части острова Хайнань.
Стать частью элиты
Миссия на Марс является обязательной для любой космической державы. Успешный полет к Красной планете обеспечивает стране место в элитном космическом «клубе», о «вступлении» в который мечтают несколько стран, но немногие из них пока способны на это. Хотя политика КНР в области космоса четко дает понять, что долгосрочные космические амбиции страны заключаются в постоянном развитии потенциала в цислунарном пространстве (т.е. между Землей и Луной), власти Китая прекрасно понимают, что для целей повышения глобального престижа и репутации посадка на Марс является самой важной задачей.
Также полет на Марс сигнализирует о серьезном намерении достичь, понять и, возможно, в один прекрасный день заселить далекие планеты. Для этих целей в 2019 году Китай открыл свою первую базу, имитирующую условия на Марсе, площадью свыше 53 тысяч кв. м и стоимостью 22,5 млн долл в провинции Цинхай. Место было выбрано неслучайно — это засушливый пустынный район с бесплодным скалистым пейзажем очень похожим на марсианский. Кроме этого, в прошлом году в пустыне Гоби, в провинции Ганьсу, был открыт тематический парк C-Space Project Mars. Это симулятор колонии на Красной планете базовый лагерь которой состоит из девяти взаимосвязанных модулей с жилыми и техническими помещениями. Пока объект используется в сугубо в образовательных целях: здесь организованы экскурсии для студентов. Им рассказывают о Марсе и приобщают к работе в суровых климатических условиях. В дальнейшем планируется открыть объект для туристов.
Космическая независимость
Марс — самая похожая на Землю планета в Солнечной системе. Марсианская космическая стратегия дополняет космическую инфраструктуру Китая. Она включает в себя развитие потенциала в цислунарном пространстве, в том числе развитие спутникового присутствия в точках Лагранжа и роботизированного присутствия на Луне. Китай разместил свой ретрансляционный спутник «Цюэцяо» («Сорочий мост») в точке Лагранжа L2 для обеспечения связи между станцией «Чанъэ-4», расположенной на обратной стороне Луны, и центром управления полетами на Земле.
Для реализации своих амбициозных планов Китаю нужна была ракета-носитель тяжелого класса. К моменту, когда КНР объявила о планах покорения Солнечной системы, такая ракета уже была: «Чанчжэн-5» («Великий поход-5») отправилась в свой первый полет в 2016 году. По грузоподъемности «Чанчжэн-5» уступает только двум существующим на сегодняшний день ракетам-носителям: американским Delta IV Heavy, построенной НАСА, и Falcon Heavy, созданной SpaceX.
К концу этого года Китай приступит к осуществлению миссии «Чанъэ-5», которая станет первой китайской возвращаемой экспедицией, в ходе которой предполагается доставить на Землю до 2 кг лунного грунта и образцов горных пород. Как и предшественники, космический аппарат миссии назван в честь китайской богини Луны Чанъэ. Важно отметить, что китайская стратегия в отношении Марса не является фрагментарной, а составляет неотъемлемую часть более крупной космической материально-технической инфраструктуры КНР. В апреле 2020 года Китайский государственный комитет по развитию и реформам включил ее в перечень «новой инфраструктуры», что делает ее развитие одним из приоритетов правительства. Китай строит поистине независимую космическую инфраструктуру, включающую собственную спутниковую группировку навигационной системы «Бейдоу», которая составит конкуренцию российской ГЛОНАСС и американской GPS, лунную программу «Чанъэ», проект создания модульной космической станции, а теперь и миссию на Марс.
После завершения этих проектов Китай сможет предложить миру альтернативную космическую инфраструктуру, конкурируя за глобальное лидерство в космосе. Полет на Марс повысит легитимность Коммунистической партии Китая (КПК), как внутри страны, так и за ее пределами, и добавит доверия к ее проекту космического информационного коридора, которым будут охвачены страны-участники инициативы «Пояс и путь».
Проверка возможностей или «семь минут ужаса»
Высадка на Марс станет тестом достижений Китая в области автоматизированных космических систем. Спуск китайского аппарата включает пять этапов. Первым этапом станет аэродинамическое торможение в атмосфере с последующим торможением при помощи парашюта, что снизит скорость до дозвуковой. Затем должен произойти отстрел лобового экрана и активное торможение реактивной двигательной установкой. После этого запланирован сброс внешнего теплозащитного кожуха и зависание на высоте 70 метров — это необходимо чтобы избежать столкновения с препятствиями при дальнейшем снижении. На следующей стадии при помощи лидара автоматика построит трехмерную карту поверхности и выберет одну из двух посадочных площадок. Заключительным этапом станет мягкая посадка с использованием оптических камер, размещенных на основном и маневровых двигателях. Все перечисленные этапы автоматизированы.
Кроме того, связь между Землей и Марсом проходит с задержкой от 10 до 40 минут, что подразумевает, что вездеход должен обладать расширенными функциями автоматизации, то есть он должен принимать решения автономно. Заместитель главного конструктора лунной миссии «Чанъэ-3» Цзя Ян уточнил, что «марсоход должен уметь чувствовать окружающую среду, планировать свой маршрут, проводить научные исследования и обнаруживать неисправности автономно». Руководитель китайской марсианской миссии Цуй Сяофэн заявил, что трудности семимесячного путешествия на Марс (июль 2020 года — февраль 2021 года) плюс «семь минут ужаса» (так ученые окрестили запланированный период снижения), в ходе которого могу произойти непредвиденные ситуации, станут серьезным испытанием космического потенциала Поднебесной.
Для обслуживания лунной и марсианской программ китайцы построили три наземных станции дальней космической связи. Две расположены на западе и востоке КНР, еще одна — в Аргентине. В африканской Намибии построена станции слежения. Сейчас в Китае завершается строительство еще одного радиотелескопа, который станет получать данные с марсохода. Также для обеспечения миссии «Тяньвэнь-1» Китай будет использовать суда командно-измерительного комплекса «Юаньван-5» и «Юаньван-6», которые уже вышли в автономное плавание в акваторию Мирового океана.
«Марсианский хет-трик»
После успешной посадки на Марсе и выпуска 240-килограммового марсохода, работающего на солнечной энергии, с неповрежденной и функционирующей в течение запланированного периода (90 марсианских дней) системой связи, Китай станет второй после США страной, которая может похвастаться таким достижением. Первая в истории мягкая посадка на Марс советского аппарата «Марс-3» в 1971 году закончилась неудачей — спустя несколько секунд после начала передачи телеметрии с поверхности была потеряна связь. Европейское космическое агентство дважды пыталось мягко посадить спускаемые аппараты, но тоже неудачно. В 2003 году «Бигль-2» смог сесть на Марс, но так и не вышел на связь, а запущенный в 2016 году «Скиапарелли» разбился при посадке.
В Китае считают, что первая полностью самостоятельная миссия на Марс, в ходе которой планируется оформить «марсианский хет-трик» (вывести спутник на орбиту, посадить спускаемый аппарат и запустить с него марсоход), ошеломит человечество, развеяв любые сомнения в возможностях китайской космонавтики. В своем интервью в 2016 году создатель китайских лунных зондов Е Пейцзянь, заявил: «хоть мы и не стали первой азиатской страной, пославшей зонд к Марсу, мы хотим установить более высокую планку». По мнению Китайского национального космического управления, выполнение трех сложнейших задач в одной миссии станет «беспрецедентным достижением».
Догнать и перегнать
Китай стремится стать серьезным соперником в сфере знаний о глубоком космосе. Орбитальный аппарат миссии оснащен камерами со средним и высоким разрешением, РЛС подповерхностного зондирования (георадар), спектрометром для анализа состава минералов, анализатором энергетических, нейтральных частиц и ионов, магнитометром. Основная задача аппарата заключается в построении топографической карты Марса, в том числе он будет использован для изучения ионосферы, состава марсианского грунта и поиска залежей водяного льда под поверхностью Красной планеты. Помимо этого, «Тяньвэнь-1» станет ретранслятором для связи с марсоходом.
В свою очередь, марсоход оснащен шестью научными приборами, в числе которых РЛС подповерхностного зондирования, который, наряду с марсоходом НАСА «Персеверанс», предназначен для картографирования подповерхностных слоев Марса и поиска признаков вечной мерзлоты. Так же на марсоходе установлены мультиспектральная и оптические камеры для навигации и топографической съемки, детектор магнитных полей, метеостанция и анализатор грунта.
Полет на Марс является частью более крупного проекта по развитию космической инфраструктуры, направленного на достижение Китаем к 2049 году доминирующего положения в космосе. Этот план не только повышает технологический потенциал страны в космосе, но и укрепляет престиж и авторитет ее космической программы. После успешной марсианской миссии Китай, вероятно сосредоточится на развитии таких технологий, как радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), и будет инвестировать в проекты по созданию космических аппаратов с ядерными двигателями. Глава Комитета по науке и технике Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации Бао Вэймин заявил, что после успешного завершения двух важнейших космических полетов, запланированных на 2020 год («Тяньвэнь-1» и «Чанъэ-5»), Китай перейдет к подготовке миссии на Марс для возвращения на Землю собранных образцов (2028 год), для которой проектируется сверхтяжелая ракета «Чанчжэн-9», и к полету с посадкой на южный полюс Луны (2030 год).
Намерения Китая в отношении Марса были сформулированы еще в 2012 году, сразу же после провала миссии «Фобос-Грунт». В 2016 году КНКА установила крайний срок для независимого полета на Марс — 2020 год. Вчерашний успешный пуск подтвердил, что китайцы уложились в сроки. На очереди запуск в 2021 году постоянной космической станции и пуск ракеты многоразового использования, построенной в сотрудничестве с китайской частной компанией, космического спутника на солнечной энергии (2025 год) и второго независимого полета на Марс (2028 год). К 2040 году Китай надеется совершить революцию в космических технологиях — создать космические корабли с ядерными двигателями. В случае успеха Китай сможет отправлять свои корабли в дальний космос, над чем страна работает уже на протяжении десятилетий.
