2, где ученые при везении могут отыскать 30 кг венерианских пород, предложившие теорию о «чердаке Земли» исследователи ожидают обнаружить 20 тонн земной породы. Большая ее часть должна датироваться катархейским эоном — тем самым эоном, о котором на Земле свидетельств почти не осталось, поскольку планета постоянно находит своим породам новое применение. В начале 2019 года геологи из Хьюстона объявили о предполагаемом обнаружении одного такого фрагмента в доставленной «Аполлоном-14» брекчии.
На основе Grinspoon (2016), Goldblatt et al (2016) и авторской прихоти
Планетология не только распространила на всю Солнечную систему характерные для земной геологии практики и хронологическую периодизацию, говоря хоть о катархее, хоть об антропоцене, но и выяснила, что древнейший, ценнейший и редчайший предмет геологии находится не в земле, а в небесах. Джеймс Несмит ошибся насчет того, что Луна сохранила вид ранней вулканической Земли, но был прав, посчитав ее местом, где хранятся пережитки творения.
Если где-то во Вселенной и можно обнаружить породы, хранящие следы древнейшей земной жизни, велики шансы, что они обнаружатся на Луне.
Траектории
Чтобы достичь Луны, нужно решить не только и не столько проблему расстояния. Проблема скорости важнее. Космические корабли, как планеты и спутники, постоянно падают, поскольку траектории их полета определяются гравитационными полями Солнца и ближайших малых небесных тел. Чтобы перейти с одной траектории на другую, нужно изменить скорость в верном направлении на верную величину. Изменение скорости, необходимое для перехода с одной орбиты на другую, называется «характеристической скоростью». Чтобы добраться с поверхности Земли до поверхности Луны, требуется характеристическая скорость около 15 километров в секунду.
Выходить на нее следует поэтапно: каждый раз, когда космический корабль меняет траекторию, ему необходима дополнительная доза характеристической скорости. Больше всего ее нужно в самом начале. Чтобы выйти на низкую околоземную орбиту, космический корабль должен развить скорость около 7,7 км/с. На практике, чтобы преодолеть всевозможное сопротивление, нужно разогнаться примерно до 9 км/с.
С почти круговой околоземной орбиты космический корабль должен выйти на эллиптическую, перигей которой находится близко к Земле, а апогей — возле Луны. Для этого требуется характеристическая скорость около 3 км/с. У Луны космический корабль снова должен изменить траекторию, чтобы выйти на окололунную орбиту. Для этого нужен еще 1 км/с.
Если космический корабль должен совершить посадку с окололунной орбиты, ему потребуется еще 2 км/с, чтобы потерять орбитальную скорость и оказаться в стационарном положении на поверхности Луны.
Благодаря отсутствию атмосферы можно подойти очень близко к поверхности, не предпринимая финального шага. Космические корабли обращались вокруг Луны на высоте около 30 км и иногда спускались даже ниже. Однако при движении по окололунной орбите возникают другие проблемы. Масса лунной коры распределяется неравномерно, и скопления массы в морях становятся фантомными рифами, издалека сбивая низколетящие спутники, если только их орбиты не разработаны таким образом, чтобы волнения нивелировали друг друга. В то же время орбиты выше 1200 км дестабилизируются из-за притяжения Земли.
Если движение по окололунной орбите порой сопряжено с трудностями, возвращение на Землю дается легко. Когда космический корабль летит к Луне, гравитационное поле Земли притягивает его обратно: фактически он поднимается в гору. На обратном пути, как только корабль покидает гораздо более слабое гравитационное поле Луны, в дело вступает земное тяготение. В конце падения характеристическую скорость можно получить бесплатно, преобразовав скорость падения в невыносимый жар вхождения в атмосферу. Чтобы вернуться в Тихий океан с Базы Спокойствия, Нилу Армстронгу и Баззу Олдрину понадобилось менее 3 км/с, даже с учетом небольшого отклонения от маршрута, чтобы забрать Майкла Коллинза. Как замечает один из героев фильма «Место назначения — Луна», с этим путешествием справилась бы даже такая маленькая и примитивная ракета, как «Фау-2».
Все это показывает, что в космосе важна характеристическая скорость, а не расстояние. Чтобы добраться с Луны на Землю, требуется лишь около одной пятой характеристической скорости, необходимой для совершения того же путешествия в противоположном направлении.
Другим подтверждением этому может служить тот факт, что характеристической скорости, необходимой для доставки космического корабля на поверхность Луны, достаточно и для преодоления гораздо больших расстояний. «Астероиды, сближающиеся с Землей» (АСЗ) сближаются с ней лишь в том смысле, что, следуя по собственным орбитам, изредка оказываются на относительно небольшом расстоянии от Земли. В любой момент времени типичный АСЗ находится в 100–200 раз дальше Луны. Однако характеристическая скорость, требуемая для достижения многих из этих астероидов, не превышает ту, что нужна для достижения Луны: главное — выбрать верную траекторию и подождать. Так, чтобы добраться до небольших спутников Марса, требуется не больше характеристической скорости, чем чтобы добраться до большого спутника Земли (поверхность Марса — другое дело). Это значит, что близость Луны к Земле не делает ее самым очевидным местом назначения для эксплуатации внеземных ресурсов.
Не все орбиты окружают физические объекты. Когда малые объекты обращаются вокруг большого, их гравитационные поля совмещаются, создавая в пустом пространстве точки, вокруг которых может без труда обращаться космический корабль. Эти точки называются точками Лагранжа в честь физика Жозефа Луи Лагранжа, который первым изучил их систематически. Для Земли и Луны существуют две точки Лагранжа, которые находятся на том же расстоянии от Земли, что и Луна, одна в 60° впереди Луны на ее орбите, а вторая — в 60° позади. Их называют точками L4 и L5. Еще две точки[49] расположены на прямой, проходящей через центры Земли и Луны. Точка L1 находится чуть менее чем в 60 тысячах км над Центральным Заливом, расположенным в центре видимой стороны Луны, то есть на расстоянии, примерно в 30 раз превышающем радиус Луны или составляющем 15 % расстояния до Земли. Точка L2 находится чуть более чем в 60 тысячах км над центром обратной стороны Луны и расположена почти точно над кратером, названным в честь советского ученого Юрия Липского, который использовал данные, собранные межпланетной станцией «Луна-3», чтобы составить первые карты всей Луны. Космический корабль на «гало-орбите» у точки L2, которая перпендикулярна прямой, соединяющей Луну и Землю, может наслаждаться видом обратной стороны Луны, а также видеть Землю из-за лунного лимба.
Возможно, рано или поздно найдется применение всем перечисленным точкам Лагранжа. Орбиты у точки L2 уже эксплуатируются. Когда в январе 2019 года китайская межпланетная станция «Чанъэ-4» совершила посадку в бассейне Южный полюс — Эйткен, она смогла получать инструкции и возвращать данные только с помощью ретрансляционного спутника «Цюэцяо», поддерживающего радиосвязь с Землей и обратной стороной Луны с гало-орбиты.
«Цюэцяо» в переводе означает «сорочий мост». Небесная дева Чжи Ну ткала парчу из облаков для своего отца, Нефритового императора. Она влюбилась в пастуха Ню Лана, который забрался на небо, чтобы быть рядом с ней. Император этого не одобрил и обязал влюбленных поселиться на противоположных концах Млечного Пути, создав непреодолимое препятствие для их встречи. Но раз в год, в седьмой день седьмого месяца сороки строят мост через барьер, помогая им воссоединиться. Слезы встречающихся на краткий срок влюбленных проливаются на Землю дождем.
Глава 5. Причины
Это было чудесно: родители звали нас к телевизорам, которые, как и Луна, были черно-белыми, а на самом деле — по большей части серыми. Или же они выводили нас на улицу и показывали на небо. Или и то и другое. В тот момент существовали небесная Луна и экранная Луна, и они обе принадлежали и им, и нам: мы вместе переживали серьезные, необычные перемены. Нечто взрослое в тот момент открылось и детям — и толкнуло взрослых пересмотреть свои надежды на этих детей.
Не для всех родителей и не для всех из нас, кто тогда был ребенком, это стало самым важным событием в жизни. Кто-то не заметил его вообще. Кто-то счел его безумием и бесполезной тратой денег. Но для многих это столкновение с историей стало светлым воспоминанием — и не только. Восторженные взрослые показывали на небо, обещая нам гораздо больший мир — мир неба по ту сторону экрана, в котором нам предстояло расти.
Мы не знали, что было собрано всего 15 «Сатурнов-5» и что их оставалось всего девять. Мы не знали, что последние три миссии программы «Аполлон» отменят («Я просто не хочу рисковать возможной осечкой», — сказал президент Никсон). Мы не знали, что СССР не сумел построить сверхтяжелую ракету-носитель класса «Сатурна» и отказался от планов отправить своих людей на Луну или куда-либо дальше низкой околоземной орбиты. Мы не знали, что никто более не мог планировать такое. Мы не понимали, что, несмотря на восторги 1969 года, американцы никогда не проявляли особенного интереса к лунным миссиям и что другие задачи, тоже требовавшие немалых затрат, казались им важнее. Лунный мир открылся каждому как история будущего, которая, как нам вроде бы обещали родители, будет расти вместе с нами.
Но этого не случилось.
Нельзя сказать, что не случилось вообще ничего. В NASA построили собственные космические шаттлы и провели с ними более сотни миссий, потеряв в процессе два летательных аппарата и 14 жизней. После окончания холодной войны Америка и Россия в партнерстве с Европейским космическим агентством, Японией и Канадой построили внушительную Международную космическую станцию, где на момент написания этой книги уже 18 лет сменяются экипажи. Большую часть этого времени марсоходы путешествуют по пустыням Марса, изучая геологию у себя на пути, а аппарат «Кассини» летает среди колец и спутников Сатурна. Спутники связи превратились в доходный бизнес, и космос стал играть важнейшую роль в торговле и военном деле.