Справжній детектив | Журнал Популярна Механіка

1. Перші на Червоній планеті
2. Голка в стозі сіна
3. колективний розум
4. Підказка
5. У пошуках підтвердження
6. Міжнародне співробітництво
7. Очима «Марс-3»
8. Подарунок до Дня космонавтики

Прийнято вважати, що будь-які космічні дослідження - це дуже складна справа, доступне лише великим державним космічним агентствам. Група ентузіастів з російської соціальної мережі «ВКонтакте» вирішила спростувати цю думку і знайшла радянський космічний апарат, втрачений більше 40 років тому на Марсі.

Ця історія почалася не вчора і не в минулому році, а 28 травня далекого 1971 року, коли до Марса стартувала радянська дослідницька станція «Марс-3». Але особисто для мене все почалося на «Хабре» (співтовариство habrahabr.ru) в кінці листопада 2012 года с одного напівжартівливого коментаря про те, яку інформацію анонсує NASA на прес-конференції: «Вони там старий радянський марсохід знайшли ...» На той момент я був абсолютно впевнений, що всі марсоходи давно знайдені, адже місця їх посадок точно відомі.

Але для перевірки своїх знань я зайшов на сайт HiRise (High Resolution Imaging Science Experiment, камера, встановлена ​​на борту космічного апарату Mars Reconnaissance Orbiter) і з подивом виявив, що нічого не знайдено. Звичайно, місце розташування всіх успішних апаратів відомо, і всі вони сфотографовані камерою HiRise з деталізацією 30 см на піксель. Але ось з апаратами, потерпілими невдачу, ситуація не така однозначна. Американський Mars Polar Lander, європейський Beagle 2 і радянські «Марс-6» і «Марс-2», незважаючи на спроби пошуку, поки не знайдені. А що ж «Марс-3»? Виявилося, що його теж ніхто не бачив.

Той, хто знайшов «Марс-3» Автор статті - співробітник компанії «Даурія Аероспейс», адміністратор групи «Curiosity - марсохід» соціальної мережі «Вконтакте», на тлі макета апарату в Меморіальному музеї космонавтики.

Перші на Червоній планеті

Але ж цей апарат зробив феноменальну, першу в історії успішну посадку на Марс сорок з гаком років тому! Він довів, що це реально, причому зробив все практично в тій же послідовності, яку в 2012 році використовувало NASA для посадки Curiosity. І «Марс-3» успішно здійснив посадку - це відомо точно, так як він почав радіопередачу, а вона неможлива без розкрилися антен. Але через 14 секунд радіопередача обірвалася, залишивши інженерам можливість тільки будувати здогади про причини відключення, а ентузіастам космонавтики (і фотошопа) - першу в історії фотографію Марса. Надалі це фото багаторазово піддавалося різній обробці - що тільки з ним не робили, які тільки фільтри не накладали, аби підіграти уяві і розглянути на ньому лінію горизонту, гірські схили і марсіанські хмари або клуби пилу від бушувала тоді бурі! Втім, радянські вчені були цілком категоричні, відразу визнавши, що ніяких деталей зображення на отриманому «знімку» немає - це просто «білий шум».

Загалом, цінної достовірної інформації з поверхні передано не було, а перший марсохід так і не ступив на поверхню Марса, оскільки кріпився до верхньої частини модуля. Але психологічна перемога була досягнута - СРСР першим посадив свій апарат на Червону планету! Причину обриву зв'язку визначити не вдалося. Численні припущення з цього приводу включали коронний розряд в антенах, вплив бурі або проблеми з батареєю. Загалом, майбутнім марсіанським поселенцям відкриваються широкі можливості для вивчення причин збою. Потім були інші експедиції, інші успіхи і невдачі, а «Марс-3» поступово йшов в забуття. Змінилися покоління і держави, з'явився інтернет, «Хабр» і «Вконтакте». І мій інтерес до «Марсу-3».

Голка в стозі сіна

Звернувшись до сайту HiRise, я виявив тільки знімок під назвою Center of Soviet Mars 3 Landing Ellipse, датований 2007 роком. Це було для мене відкриттям, оскільки я був настільки впевнений у всемогутності NASA і HiRise, що очікував побачити точна вказівка, де стоїть наша станція. Побіжний пошук в мережі теж не дав результату, так що стало очевидно, що «Марс-3» так і не знайдено. Я скачав повноформатний знімок (розміром 1,3 ГБ), відкрив його і зрозумів, чому за п'ять років так ніхто і не знайшов станцію.

Уявіть собі пошук на прямокутному майданчику розмірами 6 х 20 км округлого об'єкта діаметром 1,5 м. Звичайно, багато хто зараз подумали, що треба було написати програму, яка сама б шукала станцію. Але думаю, такий пошук неможливий, поки не створено штучний інтелект. Так, програма могла б виділити цікаві валуни відповідного розміру. Але там схожих об'єктів тисячі, оскільки поруч розташований кратер, з якого віялом розліталася порода. Тобто на знімку, що містить 2 млрд пікселів, треба було знайти об'єкт розмірами 8 х 8 пікселів.

колективний розум

Коли я усвідомив масштаб цих цифр, то зрозумів, що без колективного розуму тут не обійтися. На той час в групі «Curiosity - марсохід» соціальної мережі «ВКонтакте» було вже близько 4000 чоловік, і я запропонував передплатникам космічно-патріотичний квест: знайти «Марс-3». Для цього я розрізав велику фотографію на 20 смужок, завантажив їх в мережу і запропонував усім бажаючим взяти участь в пошуках. Відгукнулося близько двох десятків ентузіастів, вони почали переглядати фрагменти і завантажувати в окремий альбом найбільш цікаві знахідки. Було виявлено чимало цікавого, але точного збігу не знайшов ніхто. Найкращим кандидатом виявився об'єкт, який вдалося знайти на одній з фотографій: за формою і розташуванню він був схожий на гальмівний конус (за термінологією NASA - тепловий щит). Крім того, ми виявили, що схожа тема піднімалася на форумі журналу «Новини космонавтики», де один з учасників обговорення виклав фрагмент знімка, на якому, швидше за все, зображений парашут «Марса-3».

Незабаром ми закінчили перегляд всього поля знімка, але самого «Марса-3» так і не знайшли. Для перевірки я розташував всі цікаві знахідки на мапі малого масштабу, щоб зрозуміти, чи є який-небудь зв'язок між ними. Майже всі об'єкти виявилися ніяк не пов'язаними, поруч були розташовані тільки «парашут» і «гальмівний конус», але тоді ніхто не надав цьому значення.

Довелося піти трохи іншим шляхом. Для початку я сконцентрував увагу на парашуті, тобто взяв за основу гіпотезу, що це саме він і є. Проблема полягала в тому, що не було відомо, на яку відстань могли розлетітися елементи конструкції при посадці. Тому я вивчив матеріали по американським місіям Viking 1 і Viking 2, Phoenix Lander, Mars Pathfinder, наклав на місце посадки «Марса-3» і накреслив максимальний радіус, на який розліталися апарати NASA від свого парашута. Найбільш цікаві об'єкти я виносив на окрему схему, де розміщував їх в зразковому відповідно до їх становищем на місцевості. Але такий підхід вимагав багато часу і сил, так що схему я так і не закінчив, та й, як потім з'ясувалося, намічений мною радіус не включав посадочні елементи - наш апарат «розлетівся» сильніше американських.

Підказка

У процесі пошуків я познайомився в інтернеті з професором фізики і астрономії географічного факультету Західного університету в Канаді Філіпом Стуком, фахівцем з картографії Марса і Місяця. Він підказав мені найважливіший момент, який виявився вирішальним: напрямок польоту спускається модуля - на схід. Це дозволило відразу відсікти 50% невірних варіантів і сконцентрувати пошуки в оптимальному напрямку.

Я виділив сектор, який охоплював в чотири рази більший радіус, ніж показував розліт американських апаратів, і продовжив методично переглядати кадри. На це пішло кілька вечорів і, якщо чесно, я вже зневірився що-небудь знайти, а продовжував просто з прагнення довести справу до кінця. У будь-якому випадку я повинен був перевірити, щоб з упевненістю сказати «Знайти неможливо» або «Знайшли!».

Спочатку пошуки концентрувалися на модулі характерної форми - з хрестоподібними «пелюстками». І ось по ним мені якраз і вдалося впізнати цей об'єкт. А двигун м'якої посадки в зчепленні з парашутним контейнером, який виявився поруч, виявився цінним бонусом. Справа в тому, що в науково-популярному фільмі, знятому ще за радянських часів, який я переглянув перед початком пошуків, ця деталь «зникає» перед посадкою, тому її ніхто і не шукав.

У пошуках підтвердження

Отже, вдалося знайти досить ймовірного кандидата! Але що далі? Я міг би написати про це на «Хабре», форумі «Новини космонавтики», але ... Там уже вистачає людей, які в кожній купині бачать «Марс-3», а в кожної піщаній дюні - парашут. Треба було робити дуже, дуже, дуже вагомі докази.

У цьому мені знову допоміг Філіп Стук, який вивчив знахідку, погодився, що вона дуже цікава, і порадив виділити в околицях ще кілька об'єктів, які за розміром і формою схожі на спусковий модуль. Це потрібно було зробити для того, щоб показати, що дана знахідка ненайпереконливіша. У підсумку я підібрав ще близько двох десятків об'єктів, які потенційно могли бути «Марсом-3». Звичайно, ця вибірка була не зовсім репрезентативна, оскільки складалася на додаток до самого ймовірному кандидату, але я чесно намагався відбирати самі схожі варіанти.

Схема посадки виділень апарату автоматичної міжпланетної станції (АМС) «Марс-3».

Але необхідно було знайти більш переконливі докази, і впоратися самотужки я вже не міг. Справа в тому, що для остаточного підтвердження потрібно було зробити повторний знімок місцевості в інший час доби, щоб за характером зміни тіні визначити форму об'єктів. Потрібно було також отримати інформацію про довжину троса, який з'єднував парашутний контейнер і двигун м'якої посадки. Ці дані могли не тільки підтвердити, а й спростувати мій здогад, що добре узгоджується з критерієм Поппера, якому повинні відповідати всі наукові теорії. Довжина, розрахована по знімку, становила 4,8 м. Якщо б виявилося розбіжність хоча б в метр, то про відкриття можна було забути.

До речі, виникає питання: як тонкий трос міг бути помітний на знімках з деталізацією 25 см на піксель? Якщо поглянути на фотографію Opportunity, то можна побачити тінь від його щогли. Хоча в реальності її товщина не перевищує 15 см. Тобто HiRise бачить навіть те, що бачити не повинен. Втім, я думав, що вздовж троса могло завдати піску, і ми побачимо невелику гряду, яка виникла під дією вітру. Подальше дослідження показало, що навіть в таких припущеннях немає необхідності.

HiRise знімав цю ділянку лише одного разу, а інформації по довжині троса в нечисленних відкритих джерелах немає. Самий інформативний джерело - книга «Важка дорога до Марсу» В.Г. Пермінова (видана на кошти NASA і англійською мовою). Але і там потрібної інформації не знайшлося. Тому я звернувся до професора, завідувача лабораторією порівняльної планетології Інституту геохімії та аналітичної хімії імені В.І. Вернадського (ГЕОХІ) Олександру Базилевському. Він згадувався в «Вікіпедії» в статті про «Місяцеході-2», тому я подумав, що йому буде цікава і марсіанська тема. Спочатку він поставився до мого ентузіазму з неабиякою часткою скептицизму: «Потрібна чітка аргументація, чому ви думаєте, що цей об'єкт є те, що ви шукаєте? Аргументація типу «Сліпий, хто цього не бачить» тут не підійде ».

Міжнародне співробітництво

В результаті я підготував схему, на якій відобразив все, що я «бачу», і мені вдалося переконати Олександра Базилевського. Хоча, як всякий учений, він підкреслював свій сумнів і в подальшій переписці завжди вказував «елементи« Марса-3 », як це побачив Віталій». Але при цьому він вніс воістину неоціненний вклад в процес подальшого пошуку. Він написав керівнику наукової групи камери HiRise, професору планетології університету Арізони Альфреду Мак-Юену.

Відповідь американського вченого був абсолютно несподіваним для мене: «Ми ще раз знімемо цю ділянку, щоб з'ясувати, чи зможемо ми отримати якісь нові дані». Ось так! Не знаю, чи то мої ілюстрації були настільки переконливі, то чи міжнародний авторитет Базилевського настільки високий, щоб NASA погодилося скорегувати роботу апарату на марсіанській орбіті з метою ще раз сфотографувати місце, де щось, можливо, привиділося простому хлопцеві з далекої Росії.

Очима «Марс-3»

Ентузіасти групи «Curiosity - марсохід» соціальної мережі «Вконтакте» вирішили відновити види, які так і не передав на Землю апарат «Марс-3». Данило Толкачов відновив карту висот на основі знімків Mars Reconnaissance Orbiter, Михайло Корольов отрисовать 3D-модель апарату (без креслень, просто по фото з інтернету!), А Артем Зубко перетворив результати робіт першого і другого в цю панораму.
«У центрі панорами, на видаленні від апарату, видно протяжна щодо темна височина. Вона, очевидно, являє собою вал 18-км кратера Реутов, - пояснює завідувач лабораторією порівняльної планетології Інституту геохімії та аналітичної хімії імені В. І. Вернадського (ГЕОХІ) Олександр Базилевський. - Відсутність дрібних деталей, швидше за все, пов'язано з тим, що HiRise дозволяє розрізняти лише об'єкти розміром більше півметра. Наявність горбів і западин передбачає перетворення відкладень в місці посадки, наприклад, просідання ділянок поверхні за рахунок сублімації присутнього в цих відкладеннях льоду води. На поверхні вала кратера розрізняються деталі, частина яких схожа на кам'яні блоки, що вказує на молодість кратера ».

Поки NASA прицілюється, Базилевський «заразив» моєю знахідкою Арнольда Селіванова, начальника науково-технічного центру компанії «Російські космічні системи», одного з творців «Марса-3». Він теж швидко подолав початковий скептицизм і доклав зусиль для повторного огляду відомостей зі свого боку. Необхідно було встановити довжину горезвісного троса на двигуні м'якої посадки. Зробити це можна було, тільки звернувшись в НВО ім. Лавочкіна. На прохання Селіванова ці дані взявся з'ясувати один з інженерів НВО ім. Лавочкіна Володимир Молодцов.

Поки NASA перенацілює HiRise, а Володимир з'ясовував довжину троса, я вирішив витягнути хоч якусь інформацію з доступної фотографії та вирахував висоту передбачуваного модуля, виходячи з довжини тіні і кута освітлення. Вийшло 78 см. Реальна висота «Марса-3» - 75 см (співвідношення висоти до ширини в розкладеному стані 1: 2). Маленький аргумент в плюс, але головні докази доводилося чекати.

Подарунок до Дня космонавтики

Минали тижні, наближався квітень. Перші звістки прийшли з НУО Лавочкіна: «Ланцюги, що з'єднують РДТТ м'якої посадки з парашутним контейнером, мають довжину 4,52 м». 4,8 м по знімку на Марсі, 4,5 в кресленнях - це похибка в межах 1,5 пікселів. Тим більше, що видимі 0,3 м якраз підходять для самого двигуна. Це був просто чудовий подарунок. Ми поділилися ним з американцями, а у відповідь отримали не менше позитивну звістку: «У нас вже є новий знімок цього регіону, і зараз ми обробляємо його за допомогою спеціальних алгоритмів шумозаглушення і збільшення різкості». А через кілька днів з NASA прислали і готовий результат. До слова, знімок, який вони отримали, за якістю нижче, ніж кадр 2007 року, через більш високу кількість пилу в атмосфері, зате кольорове поле камери захопило місце розташування самого модуля. Втім, ніякої інформації кольорів це не дало: адже якщо він і був пофарбований в який-небудь колір, то фарба давно знебарвилася під УФ-променями, а поверхня покрилася шаром пилу. Зате ми змогли поглянути на поле під різними кутами освітлення: сонце більш високо в зеніті, тіні коротше, і все здається більш плоским. Це допомогло розвіяти останню тінь сумніву: на знімках дійсно виявився «Марс-3», втрачений більше 40 років тому, а тепер знайдений - на дні гігантського кратера Птолемея, серед неживих пусток і валунів. Втім, NASA, як і належить серйозної наукової організації, додало трохи скептицизму: «Розташування знахідок чудово відповідає тому, що очікується, хоча не можна виключати альтернативні пояснення».

Залишалося ще одне - узгодити прес-реліз, який на наше прохання був випущений і опублікований на сайті NASA якраз до Дня космонавтики, 12 квітня. Що, погодьтеся, дуже символічно.

Ну а тепер про справу: «Марс-6» ще не знайдений! Приєднатися до його пошуків, приуроченим до 40-річчя посадки апарату (вона не була вдалою, але відомо, що парашут розкрився), може кожен. Хід пошуків буде висвітлюватися в блозі автора zelenyikot.livejournal.com і на сайті «Популярною механіки».

Стаття «Детектив: як ми знайшли« Марс-3 »» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №3, Лютий 2014 ).