Интересно, что конструкторы советских аппаратов учитывали возможность «заражения» Марса земными микроорганизмами и постарались свести ее к минимуму: отдельные части спускаемого модуля тщательно стерилизовались, а сборка его проводилась в специально построенном чистом блоке со шлюзовой камерой, фильтрами и бактерицидными лампами.
Станция «М-71С», получившая при запуске обозначение «Космос-419», стартовала 5 мая 1971 года. Вывести ее на межпланетную траекторию не удалось: оператор выдал неправильную установку на включение разгонного блока. Советские ученые потеряли возможность создания первого искусственного спутника Марса и лишились «маяка», позволявшего с высокой точностью определять положение красной планеты.
19 и 21 мая 1971 года на межпланетную траекторию были выведены станции «Марс-2» («М-71» № 171) и «Марс-3» («М-71» № 172). На этот раз ракеты «Протон-К» и разгонные блоки сработали безупречно.
Три космические станции – одна американская и две советские – благополучно покинули сферу земного притяжения и бесшумно полетели к красной планете. Несколькими месяцами ранее, в феврале 1971 года, астроном Чарльз Кейпен из обсерватории в Флагстаффе сделал предсказание погоды на Марсе на тот период. Исходя из того, что это было время Великого противостояния, он указал на вероятность пылевой бури в конце лета. И вот 21 сентября, когда три аппарата приближались к Марсу, над Геллеспонтскими горами появилось небольшое желтое облачко. К концу первой недели октября буря покрывала практически всю планету.
10 ноября «Маринер-9», опередив советских соперников и находясь в 800 000 км от Марса, впервые включил свою телекамеру, однако она показала планету, чья поверхность была полностью затемнена глобальной пылевой бурей. Ничто не могло проникнуть сквозь пыльный покров – видны были только высочайшие горы Марса: Олимп и три вулкана Фарсиды. Поэтому «Маринер-9» выключил камеру и стал ждать.
Два советских аппарата, «Марс-2» и «Марс-3», не были рассчитаны на подобную ситуацию. Они действовали согласно заложенной изначально программе. 21 ноября спускаемый модуль «Марса-2» вошел в атмосферу Марса под слишком большим углом и разбился о поверхность планеты. Неудача, впрочем, не помешала советским пропагандистам заявить, что впервые в истории на красную планету доставлен вымпел, изготовленный на Земле. Искать его предлагалось в районе с координатами 44,2° южной широты и 46,8° восточной долготы.
Спускаемый модуль «Марса-3» попытался достичь поверхности 2 декабря. Он вошел в атмосферу со скоростью 5800 м/с, уменьшил скорость за счет аэродинамического торможения, открыл парашют и совершил первую мягкую посадку на поверхность красной планеты в районе с координатами 45° южной широты и 158° западной долготы. Во время спуска он в течение 15 секунд передавал слепые кадры, после чего связь с ним была утрачена. Поскольку аппарат сел среди разрушительной пылевой бури, считается, что его парашют потащило ветром, а сам модуль разбило о камни. Через много лет группа энтузиастов под руководством Виталия Егорова отыскала элементы станции «Марс-3» на снимках кратера Птолемея, сделанных современным орбитальным аппаратом «MRO» в 2007 году.
Между тем буря продолжала бушевать. Выйдя на орбиту, «Марсы» проводили съемку поверхности, но пыль полностью скрывала рельеф. Программа исследований оказалась безнадежно сорвана. Только в последние дни 1971 года атмосфера Марса стала очищаться, а в первую неделю января этот процесс заметно ускорился. Системы «Маринера-9» были вновь приведены в рабочее состояние, и 2 января 1972 года он начал картографическую съемку поверхности Марса. В отличие от советских аналогов, его компьютер поддавался перепрограммированию после запуска, и таким образом можно было изменить его задание в ходе полета. Технологическая гибкость привела к тому, что эта орбитальная станция стала единственной из всех, запущенных в мае 1971 года, сумевшей полностью выполнить свое задание.
«Маринер-9» приблизился к Марсу на расстояние в 1370 км и начал съемку южного полушария между 25° и 65° южной широты, постепенно расширив ее вплоть до 25° северной широты. К моменту, когда 27 октября 1972 года у него закончились запасы энергии, «Маринер-9» сделал 7329 снимков с разрешением, позволяющим запечатлеть объекты поверхности размером с футбольное поле (две телекамеры давали разрешение 1000 и 100 м в пикселе). И вновь научные представления о красной планете были перевернуты.
На Марсе были обнаружены гигантские вулканы и изрытые кратерами равнины, уникальный гигантский каньон долины Маринеров (Valles Marineris) и необычные слоистые ландшафты вокруг южной полярной шапки. Однако наиболее пристальное внимание при изучении снимков Марса привлекли многочисленные протоки – «русла» протяженностью до сотен километров, которые, по-видимому, были вырыты в далеком прошлом планеты текущей водой. (Замечу в скобках, что эти русла не видны с Земли и не имеют никакого отношения к «каналам» Персиваля Лоуэлла.) Среди них встречаются извилистые речные русла, образующие вместе со своими притоками типичную систему водостока. Источником воды в этих случаях мог быть лежащий под поверхностью лед (вечная мерзлота), который таял в результате нагревания, вызванного внутренней активностью, а образовавшаяся при этом вода просачивалась на поверхность. Некоторые русла начинаются внезапно, имея вид очень крупных образований, как бы созданных внезапным катастрофическим наводнением. Все эти русла образовались довольно давно. Судя по числу перекрывающих их ударных метеоритных кратеров, они представляют собой древние образования возрастом порядка миллиарда лет.
Возможность того, что когда-то по поверхности Марса текла жидкая вода, открывала новые возможности для исследований. Если в далеком прошлом природные условия на планете были таковы, что на ее поверхности могла существовать вода в жидком виде, то, вероятно, возникла и жизнь. А если так, то, постепенно приспосабливаясь к ухудшающимся условиям, жизнь на планете могла сохраниться и продолжает существовать до сих пор.
Чтобы прояснить этот вопрос, нужно было готовить следующую экспедицию.
Новая атака «марсов»
21 сентября 1970 года космический аппарат «Луна-16» конструкции Научно-производственного объединения имени С. А. Лавочкина совершил мягкую посадку на лунную поверхность в Море Изобилия, взял пробу грунта и 24 сентября доставил его на Землю.
Вдохновленный успехом главный конструктор Георгий Бабакин поручил своим подчиненным разработать техническое предложение по проекту «5НМ», нацеленному на доставку образцов марсианского грунта. Летом 1970 года такие предложения были выпущены. Планировалось, что в сентябре 1975 года сверхмощная ракета «Н-1» выведет на траекторию полета к Марсу автоматическую межпланетную станцию «5НМ» массой 20 т. Станция включала орбитальный аппарат, предназначенный для доставки на Марс посадочного аппарата и приема телеметрической информации во время снижения и посадки последнего на поверхность. Орбитальный аппарат состоял из тороидального приборного отсека, взятого от станции «М-71», и двигательной установки со сферическим топливным баком, взятой от станции «М-69». Посадочный модуль имел аэродинамический экран с жесткой центральной частью. Внутри экрана устанавливался приборный отсек с системой управления мягкой посадкой, включая доплеровский измеритель скорости и высотомер, а также радиосистемы, программно-временное устройство и систему энергоснабжения. Двигательная установка системы мягкой посадки имела четыре сферических топливных бака и четыре двигателя с регулируемой тягой. В верхней ее части была установлена двухступенчатая ракета возвращения с орбитальным аппаратом «Марс – Земля», созданным на базе орбитального отсека станций «Венера-4/6», и возвращаемый аппарат массой 15 кг, способный вместить 200 г марсианского грунта.
Схема полета «5НМ» к Марсу выглядела следующим образом. Станция выводится на межпланетную траекторию двухступенчатым разгонным блоком. При подлете к Марсу выполнялась коррекция траектории. Затем посадочный и орбитальный модули разделялись, последний переводился на пролетную траекторию. В это время посадочный модуль входит в марсианскую атмосферу и, используя аэродинамический экран, выполнял планирующий спуск. Когда его скорость уменьшалась до 200 м/с, экран сбрасывался, и аппарат совершал мягкую посадку с включением тормозящей двигательной установки.
После посадки планировалось организовать двухстороннюю линию связи посадочного модуля с Землей. По командам должен был производиться забор грунта в выбранном по полученным панорамам месте и его загрузка в возвращаемый аппарат. Через трое суток возвратная ракета с орбитальным аппаратом «Марс – Земля» и возвращаемым аппаратом стартовали и выводились на околомарсианскую орбиту высотой 500 км. Через десять месяцев, при достижении благоприятного расположения планет, орбитальный аппарат «Марс – Земля» переводился на межпланетную траекторию возвращения. При подлете к Земле возвращаемый аппарат отделялся от орбитального и тормозился в атмосфере. Его скорость снижалась до 200 м/с, после чего выпускался парашют и включался радиомаяк.
