Детектив: как на Марсе нашли «Марс-3»

Детектив: как на Марсе нашли «Марс-3»

Принято считать, что любые космические исследования — это очень сложное дело, доступное только крупным государственным космическим агентствам. Группа энтузиастов из российской социальной сети «ВКонтакте» решила опровергнуть это мнение и нашла советский космический аппарат, потерянный более 40 лет назад на Марсе.

Эта история началась не вчера и не в прошлом году, а 28 мая далекого 1971 года, когда к Марсу стартовала советская исследовательская станция «Марс-3». Но лично для меня все началось на «Хабре» (сообщество habrahabr.ru) в конце ноября 2012 года с одного полушутливого комментария о том, какую информацию анонсирует NASA на пресс-конференции: «Они там старый советский марсоход нашли…» На тот момент я был абсолютно уверен, что все марсоходы давно найдены, ведь места их посадок точно известны.

Но для проверки своих знаний я зашел на сайт HiRise (High Resolution Imaging Science Experiment, камера, установленная на борту космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter) и с удивлением обнаружил, что ничего не найдено. Конечно, местоположение всех успешных аппаратов известно, и все они сфотографированы камерой HiRise с детализацией 30 см на пиксель. Но вот с аппаратами, потерпевшими неудачу, ситуация не такая однозначная. Американский Mars Polar Lander, европейский Beagle 2 и советские «Марс-6» и «Марс-2», несмотря на попытки поиска, пока не найдены. А что же «Марс-3»? Оказалось, что его тоже никто не видел.

Тот, кто нашел “Марс-3” Тот, кто нашел «Марс-3» Автор статьи — сотрудник компании «Даурия Аэроспейс», администратор группы «Curiosity — марсоход» социальной сети «Вконтакте», на фоне макета аппарата в Мемориальном музее космонавтики.

Первые на Красной планете

А ведь этот аппарат совершил феноменальную, первую в истории успешную посадку на Марс сорок с лишним лет назад! Он доказал, что это реально, причем проделал все практически в той же последовательности, которую в 2012 году использовало NASA для посадки Curiosity. И «Марс-3» успешно совершил посадку — это известно точно, так как он начал радиопередачу, а она невозможна без раскрывшихся антенн. Но через 14 секунд радиопередача оборвалась, оставив инженерам возможность только строить догадки о причинах отключения, а энтузиастам космонавтики (и фотошопа) — первую в истории фотографию Марса. В дальнейшем это фото многократно подвергалось различной обработке — что только с ним не делали, какие только фильтры не накладывали, лишь бы подыграть воображению и рассмотреть на нем линию горизонта, горные склоны и марсианские облака или клубы пыли от бушевавшей тогда бури! Впрочем, советские ученые были вполне категоричны, сразу признав, что никаких деталей изображения на полученном «снимке» нет — это просто «белый шум».

В общем, ценной достоверной информации с поверхности передано не было, а первый марсоход так и не ступил на поверхность Марса, поскольку крепился к верхней части модуля. Но психологическая победа была достигнута — СССР первым посадил свой аппарат на Красную планету! Причину обрыва связи определить не удалось. Многочисленные предположения на этот счет включали коронный разряд в антеннах, воздействие бури или проблемы с батареей. В общем, будущим марсианским поселенцам открываются широкие возможности для изучения причин сбоя. Потом были другие экспедиции, другие успехи и неудачи, а «Марс-3» постепенно уходил в забвение. Сменились поколения и государства, появился интернет, «Хабр» и «Вконтакте». И мой интерес к «Марсу-3».

Иголка в стоге сена

Обратившись к сайту HiRise, я обнаружил только снимок под названием Center of Soviet Mars 3 Landing Ellipse, датированный 2007 годом. Это было для меня открытием, поскольку я был настолько уверен во всемогуществе NASA и HiRise, что ожидал увидеть точное указание, где стоит наша станция. Беглый поиск в сети тоже не дал результата, так что стало очевидно, что «Марс-3» так и не найден. Я скачал полноформатный снимок (размером 1,3 ГБ), открыл его и понял, почему за пять лет так никто и не отыскал станцию.

Представьте себе поиск на прямоугольной площадке размерами 6 х 20 км округлого объекта диаметром 1,5 м. Конечно, многие сейчас подумали, что надо было написать программу, которая сама бы искала станцию. Но думаю, такой поиск невозможен, пока не создан искусственный интеллект. Да, программа могла бы выделить интересные валуны соответствующего размера. Но там похожих объектов тысячи, поскольку рядом расположен кратер, из которого веером разлеталась порода. То есть на снимке, содержащем 2 млрд пикселей, надо было найти объект размерами 8 х 8 пикселей.

Коллективный разум

Когда я осознал масштаб этих цифр, то понял, что без коллективного разума тут не обойтись. К тому времени в группе «Curiosity — марсоход» социальной сети «ВКонтакте» было уже около 4000 человек, и я предложил подписчикам космическо-патриотический квест: найти «Марс-3». Для этого я разрезал большую фотографию на 20 полосок, загрузил их в сеть и предложил всем желающим принять участие в поисках. Отозвалось около двух десятков энтузиастов, они принялись просматривать фрагменты и загружать в отдельный альбом наиболее интересные находки. Было обнаружено немало любопытного, но точного совпадения не отыскал никто. Самым лучшим кандидатом оказался объект, который удалось найти на одной из фотографий: по форме и расположению он был похож на тормозной конус (по терминологии NASA — тепловой щит). Кроме того, мы обнаружили, что похожая тема поднималась на форуме журнала «Новости космонавтики», где один из участников обсуждения выложил фрагмент снимка, на котором, скорее всего, изображен парашют «Марса-3».

Вскоре мы закончили просмотр всего поля снимка, но самого «Марса-3» так и не нашли. Для проверки я расположил все интересные находки на карте малого масштаба, чтобы понять, есть ли какая-либо связь между ними. Почти все объекты оказались никак не связанными, рядом были расположены только «парашют» и «тормозной конус», но тогда никто не придал этому значения.

Пришлось пойти немного другим путем. Для начала я сконцентрировал внимание на парашюте, то есть взял за основу гипотезу, что это именно он и есть. Проблема заключалась в том, что не было известно, на какое расстояние могли разлететься элементы конструкции при посадке. Поэтому я изучил материалы по американским миссиям Viking 1 и Viking 2, Phoenix Lander, Mars Pathfinder, наложил на место посадки «Марса-3» и прочертил максимальный радиус, на который разлетались аппараты NASA от своего парашюта. Наиболее интересные объекты я выносил на отдельную схему, где размещал их в примерном соответствии с их положением на местности. Но такой подход требовал много времени и сил, так что схему я так и не закончил, да и, как потом выяснилось, намеченный мною радиус не включал посадочные элементы — наш аппарат «разлетелся» сильнее американских.

Подсказка

В процессе поисков я познакомился в интернете с профессором физики и астрономии географического факультета Западного университета в Канаде Филиппом Стуком, специалистом по картографии Марса и Луны. Он подсказал мне самый важный момент, который оказался решающим: направление полета спускаемого модуля — на восток. Это позволило сразу отсечь 50% неверных вариантов и сконцентрировать поиски в оптимальном направлении.

Я выделил сектор, который охватывал в четыре раза больший радиус, чем показывал разлет американских аппаратов, и продолжил методично просматривать кадры. На это ушло несколько вечеров и, если честно, я уже отчаялся что-либо найти, а продолжал просто из стремления довести дело до конца. В любом случае я должен был проверить, чтобы с уверенностью сказать «Найти невозможно» или «Нашли!».

Изначально поиски концентрировались на модуле характерной формы — с крестообразными «лепестками». И вот по ним мне как раз и удалось опознать этот объект. А двигатель мягкой посадки в сцепке с парашютным контейнером, который обнаружился рядом, оказался ценным бонусом. Дело в том, что в научно-популярном фильме, снятом еще в советское время, который я просмотрел перед началом поисков, эта деталь «исчезает» перед посадкой, поэтому ее никто и не искал.

В поисках подтверждения

Итак, удалось найти весьма вероятного кандидата! Но что дальше? Я мог бы написать об этом на «Хабре», форуме «Новости космонавтики», но… Там уже хватает людей, которые в каждой кочке видят «Марс-3», а в каждой песчаной дюне — парашют. Необходимы были очень, очень, очень веские подтверждения.

В этом мне снова помог Филипп Стук, который изучил находку, согласился, что она очень интересна, и посоветовал выделить в окрестностях еще несколько объектов, которые по размеру и форме похожи на спускаемый модуль. Это нужно было сделать для того, чтобы показать, что данная находка самая убедительная. В итоге я подобрал еще около двух десятков объектов, которые потенциально могли быть «Марсом-3». Конечно, эта выборка была не совсем репрезентативна, поскольку составлялась в дополнение к самому вероятному кандидату, но я честно старался отбирать самые похожие варианты.

Схема посадки отделяемого аппарата автоматической межпланетной станции (АМС) «Марс-3».

Но необходимо было найти более убедительные доказательства, и справиться в одиночку я уже не мог. Дело в том, что для окончательного подтверждения нужно было сделать повторный снимок местности в другое время суток, чтобы по характеру изменения тени определить форму объектов. Нужно было также получить информацию о длине троса, который соединял парашютный контейнер и двигатель мягкой посадки. Эти данные могли не только подтвердить, но и опровергнуть мою догадку, что хорошо согласуется с критерием Поппера, которому должны соответствовать все научные теории. Длина, рассчитанная по снимку, составляла 4,8 м. Если бы обнаружилось расхождение хотя бы в метр, то об открытии можно было забыть.

Кстати, возникает вопрос: как тонкий трос мог быть заметен на снимках с детализацией 25 см на пиксель? Если взглянуть на фотографию Opportunity, то можно увидеть тень от его мачты. Хотя в реальности ее толщина не превышает 15 см. То есть HiRise видит даже то, что видеть не должен. Впрочем, я полагал, что вдоль троса могло намести песка, и мы увидим небольшую гряду, которая возникла под действием ветра. Дальнейшее исследование показало, что даже в таких предположениях нет необходимости.

HiRise снимал этот участок лишь однажды, а информации по длине троса в немногочисленных открытых источниках нет. Самый информативный источник — книга «Трудная дорога к Марсу» В.Г. Перминова (издана на средства NASA и на английском языке). Но и там нужной информации не нашлось. Поэтому я обратился к профессору, заведующему лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского (ГЕОХИ) Александру Базилевскому. Он упоминался в «Википедии» в статье о «Луноходе-2», поэтому я подумал, что ему будет интересна и марсианская тема. Сначала он отнесся к моему энтузиазму с изрядной долей скептицизма: «Нужна четкая аргументация, почему вы думаете, что этот объект есть то, что вы ищете? Аргументация типа «Слепец, кто этого не видит» здесь не подойдет».

Международное сотрудничество

В результате я подготовил схему, на которой отобразил все, что я «вижу», и мне удалось убедить Александра Базилевского. Хотя, как всякий ученый, он подчеркивал свое сомнение и в дальнейшей переписке всегда указывал «элементы «Марса-3», как это увидел Виталий». Но при этом он внес поистине неоценимый вклад в процесс дальнейшего поиска. Он написал руководителю научной группы камеры HiRise, профессору планетологии Аризонского университета Альфреду Мак-Юэну.

Ответ американского ученого был совершенно неожиданным для меня: «Мы еще раз снимем этот участок, чтобы выяснить, сможем ли мы получить какие-нибудь новые данные». Вот так! Не знаю, то ли мои иллюстрации были столь убедительны, то ли международный авторитет Базилевского столь высок, чтобы NASA согласилось скорректировать работу аппарата на марсианской орбите с целью еще раз сфотографировать место, где что-то, возможно, привиделось простому парню из далекой России.


Глазами «Марс-3»

Энтузиасты группы «Curiosity — марсоход» социальной сети «Вконтакте» решили восстановить виды, которые так и не передал на Землю аппарат «Марс-3». Даниил Толкачёв восстановил карту высот на основе снимков Mars Reconnaissance Orbiter, Михаил Королев отрисовал 3D-модель аппарата (без чертежей, просто по фото из интернета!), а Артем Зубко превратил результаты работ первого и второго в эту панораму.

«В центре панорамы, на удалении от аппарата, видна протяженная относительно темная возвышенность. Она, очевидно, представляет собой вал 18-км кратера Реутов, — поясняет заведующий лабораторией сравнительной планетологии Института геохимии и аналитической химии имени В.И.Вернадского (ГЕОХИ) Александр Базилевский. — Отсутствие мелких деталей, скорее всего, связано с тем, что HiRise позволяет различать лишь объекты размером более полуметра. Наличие бугров и впадин предполагает преобразование отложений в месте посадки, например, просадку участков поверхности за счет сублимации присутствовавшего в этих отложениях льда воды. На поверхности вала кратера различаются детали, часть которых похожа на каменные блоки, что указывает на молодость кратера».


Пока NASA прицеливалось, Базилевский «заразил» моей находкой Арнольда Селиванова, начальника научно-технического центра компании «Российские космические системы», одного из создателей «Марса-3». Он тоже быстро преодолел начальный скептицизм и приложил усилия для перепроверки сведений со своей стороны. Необходимо было установить длину пресловутого троса на двигателе мягкой посадки. Сделать это можно было, только обратившись в НПО им. Лавочкина. По просьбе Селиванова эти данные взялся выяснить один из инженеров НПО им. Лавочкина Владимир Молодцов.

Пока NASA перенацеливала HiRise, а Владимир выяснял длину троса, я решил вытянуть хоть какую-то информацию из доступной фотографии и высчитал высоту предполагаемого модуля, исходя из длины тени и угла освещения. Получилось 78 см. Реальная высота «Марса-3» — 75 см (соотношение высоты к ширине в разложенном состоянии 1:2). Маленький аргумент в плюс, но главные доказательства приходилось ждать.

Подарок ко Дню космонавтики

Шли недели, близился апрель. Первые вести пришли из НПО Лавочкина: «Цепи, соединяющие РДТТ мягкой посадки с парашютным контейнером, имеют длину 4,52 м». 4,8 м по снимку на Марсе, 4,5 в чертежах — это погрешность в пределах 1,5 пикселей. Тем более, что видимые 0,3 м как раз подходят для самого двигателя. Это был просто великолепный подарок. Мы поделились им с американцами, а в ответ получили не менее положительную весть: «У нас уже есть новый снимок этого региона, и сейчас мы обрабатываем его с помощью специальных алгоритмов шумоподавления и увеличения резкости». А через несколько дней из NASA прислали и готовый результат. К слову, снимок, который они получили, по качеству ниже, чем кадр 2007 года, из-за более высокого количества пыли в атмосфере, зато цветное поле камеры захватило место расположения самого модуля. Впрочем, никакой цветовой информации это не дало: ведь если он и был выкрашен в какой-либо цвет, то краска давно обесцветилась под УФ-лучами, а поверхность покрылась слоем пыли. Зато мы смогли взглянуть на поле под разными углами освещения: солнце более высоко в зените, тени короче, и все кажется более плоским. Это помогло развеять последнюю тень сомнения: на снимках действительно оказался «Марс-3», потерянный более 40 лет назад, а теперь найденный — на дне гигантского кратера Птолемея, среди безжизненных пустошей и валунов. Впрочем, NASA, как и положено серьезной научной организации, добавило немного скептицизма: «Расположение находок замечательно соответствует тому, что ожидается, хотя нельзя исключать альтернативные объяснения».

Оставалось еще одно — согласовать пресс-релиз, который по нашей просьбе был выпущен и опубликован на сайте NASA как раз ко Дню космонавтики, 12 апреля. Что, согласитесь, весьма символично.

Ну а теперь о деле: «Марс-6» еще не найден! Присоединиться к его поискам, приуроченным к 40-летию посадки аппарата (она не была удачной, но известно, что парашют раскрылся), может каждый. Ход поисков будет освещаться в блоге автора zelenyikot.livejournal.com и на сайте «Популярной механики».

Статья «Детектив: как мы нашли «Марс-3»» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2014).
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.