Где сядет первая колония на Марсе?

В рассмотренных источниках место первой колонии не утверждено. Семинар NASA 2015 года собрал предложения по 47 исследовательским зонам. Отдельная работа 2021 года с участием авторов из SpaceX и JPL выделила семь площадок: три в Arcadia Planitia, по две в Phlegra Montes и Erebus Montes.

Любой план первой марсианской колонии упирается в одну и ту же проблему ещё до того, как речь заходит о жилых модулях, теплицах или энергетических бюджетах. Ни одно место на Марсе не удовлетворяет всем требованиям одновременно.

Водяной лёд сосредоточен ближе к полюсам. Солнечный свет и приемлемые температуры — у экватора, а атмосфера, достаточно плотная для торможения спускаемого аппарата, — на низких высотах. Место посадки — это результат компромисса между этими факторами, поэтому одни и те же названия повторяются снова и снова.

Где, по мнению NASA, должна приземлиться первая пилотируемая экспедиция?

Первый семинар NASA по посадочным площадкам и исследовательским зонам для пилотируемых экспедиций на Марс прошёл в Lunar and Planetary Institute в Хьюстоне 27–30 октября 2015 года. Итоговый отчёт указывает 47 предложенных зон в 45 тезисах; представлены были 44 работы. Это предложения, а не утверждённые места посадки.

На семинаре была введена единица планирования, которая до сих пор определяет дискуссию. Exploration Zone — это совокупность Regions of Interest, расположенных в радиусе примерно 100 километров от центральной точки посадки. Этот радиус отражает предположение о том, на какое расстояние экипаж может реально переместиться и вернуться. Выбрав точку посадки, вы фактически выбираете всё, что находится в пределах 100 км: научные объекты, лёд, строительные материалы.

Тогда выбор не был сделан, и с тех пор он тоже не сделан. Эти 47 предложений стали призывом к идеям, а не конкурсом с победителем.

Почему бы просто не сесть на экваторе?

Потому что два из трёх ограничений указывают именно туда, а самое важное — нет.

Давление у поверхности Марса составляет около одного процента земного: чем ниже площадка, тем больше атмосферы остаётся для торможения. Опубликованные критерии InSight требовали высоту −2,5 км или ниже относительно опорного уровня. Это ограничение конкретного аппарата, а не общее правило для пилотируемого посадочного модуля.

Энергоснабжение, температура и рельеф задают разные ограничения. Итоговый диапазон InSight составлял 3–5° с. ш. Выбранная площадка отвечала требованиям уклона менее 15° на масштабах 2 и 84 м и каменистости менее 10%. Это требования InSight; работа по Starship 2021 года использовала опорное ограничение уклона менее 5° на 10 м.

Есть одна цифра, которую стоит запомнить. Баллистический вход InSight дал посадочный эллипс размером 130 на 27 километров. Вы не выбираете точку на Марсе — вы выбираете площадь, и должны быть готовы жить в любой её части.

Таким образом, экватор выигрывает по количеству солнечного света, тепла и, в низменных бассейнах, по плотности атмосферы. Но проигрывает по ресурсу, который определяет саму возможность создания базы: доступной воде.

Где лёд залегает достаточно близко к поверхности?

На этот вопрос отвечали последние десять лет орбитальных исследований. Проект Subsurface Water Ice Mapping (SWIM), реализуемый Институтом планетологии в рамках программы NASA по исследованию Марса, объединяет орбитальные данные в карты согласованности данных с наличием льда с разрешением около 3 км на пиксель для трёх глубинных диапазонов: 0–1 метр, 1–5 метров и глубже 5 метров.

Семинар 2015 года рассматривал районы между 50° ю. ш. и 50° с. ш. В последующем обзоре SWIM положительные показатели согласованности данных с наличием льда доходили до широт 20–30°. Это признаки по данным дистанционных измерений, а не доказательство доступного неглубокого льда в каждой точке. Статья Morgan и коллег в Nature Astronomy, опубликованная 8 февраля 2021 года, выделяет Arcadia Planitia и Deuteronilus Mensae.

Phoenix дал прямые данные по пробам. Аппарат сел на 68,22° с. ш. и вскрыл неглубокий водяной лёд. 20 июня 2008 года JPL сообщил об исчезновении ледяных фрагментов в Dodo-Goldilocks по снимкам солов 20 и 24 (15 и 19 июня). Отдельное сообщение от 31 июля касалось воды, обнаруженной термическим газоанализатором в пробе грунта. Это два разных подтверждения.

Исчезновение яркого материала из траншеи Dodo-Goldilocks за четыре сола: сублимация, а значит, это водяной лёд, а не соль. Источник: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University. Снимок: NASA image PIA10906

Phoenix доказал существование льда, но находился слишком близко к полюсу, чтобы рассматриваться как место для поселения. Солнечные батареи аппарата теряли мощность с наступлением северной зимы, и миссия завершилась. Перспективные участки расположены южнее, и их картографировали свежие ударные кратеры: за два десятилетия камеры HiRISE и Context Camera на Mars Reconnaissance Orbiter зафиксировали сотни новых кратеров, некоторые из которых в средних и высоких широтах пробили верхний слой и обнажили подповерхностный лёд. Один 13-метровый кратер в Arcadia Planitia вскрыл лёд как в своей чаше, так и в выбросах, а тёмная зона взрыва растянулась почти на 850 метров от центра. Этот кратер изображён на заглавной иллюстрации статьи.

Последующие орбитальные исследования лишь подтверждали прежние выводы. Последующие раунды картографирования SWIM продолжают указывать на широкое распространение неглубокого грунтового льда в Arcadia Planitia, не отказываясь от этой интерпретации.

Что изучала компания SpaceX?

Список для исследований, а не конечный пункт. На конференции Lunar and Planetary Science Conference 2021 была представлена статья SpaceX Starship Landing Sites on Mars, в которой обозначены семь участков для дальнейшего изучения. Интересны не только сами места, но и организации, стоящие за работой: JPL и SpaceX выступили совместно, к ним присоединились Университет Аризоны, Институт планетологии, Университет Пердью, Университет Брауна и NASA Ames. Компания и космическое агентство решали задачу выбора места посадки вместе, публикуя результаты в открытой научной литературе.

Семь площадок включают три в Arcadia (AP-1, AP-9, AP-8), две в Phlegra (PM-1, PM-7) и две в Erebus (EM-16, EM-15). Четыре основных варианта перечислены без ранжирования: PM-1, AP-1, AP-9 и EM-16. Дополнительные идут в порядке приоритета: AP-8, EM-15 и PM-7. Таблица 1 охватывает 35,23–40,75° с. ш. и высоты от −3,9 до −2,3 км. Это предварительный отбор, а не доказанная возможность посадки или добычи льда.

Орбитальные снимки показывают более широкий поиск. Кадр HiRISE ESP_060416_2195 от 17 июня 2019 года с центром 39,083° с. ш., 189,793° в. д. обозначен как кандидат для Starship в районе Arcadia. Его центр не совпадает с семью координатами таблицы 2021 года: снимок потенциального района нельзя путать с последующим отбором.

Западная часть Arcadia Planitia около 39° с. ш., 179° в. д. Концентрические слои и оползневые отложения внутри этого кратера — именно такие особенности указывают на наличие поверхностного или подповерхностного льда. Источник: NASA/JPL/Университет штата Аризона/Корнеллский университет. Снимок: NASA image PIA04263

Кандидат не означает обязательство. В тезисах 2021 года сначала рассматриваются 22 возможные площадки, а затем остаются семь. Большее число может относиться к раннему этапу той же работы. Список — датированный результат исследования, а не утверждённый NASA или SpaceX пункт назначения экипажа.

Как соотносится шорт-лист?

Повторяющиеся названия и то, что на самом деле предлагает каждый вариант:

• Arcadia Planitia, около 40° с. ш. Три из семи отобранных площадок: AP-1, AP-9 и AP-8. Низкая высота, сравнительно ровный рельеф и орбитальные признаки погребённого льда делают их кандидатами для изучения; работа не объявляет Arcadia выбранным регионом.

• Phlegra Montes и Erebus Montes. По две отобранные площадки в каждом регионе, связанные с ледниковыми отложениями. Уклоны, каменистость и доступ ко льду нужно оценивать для каждой отдельно.

• Deuteronilus Mensae. Перспективный по данным SWIM район ледниковых отложений. Но работа по Starship 2021 года сочла рельеф на доступных снимках слишком каменистым для подходящих посадочных поверхностей. Признаки льда не доказывают безопасность посадки.

• Кратер Езеро, 18,44° с. ш., 77,45° в. д., дно примерно на 2.600 метров ниже опорного уровня. Место работы марсохода Perseverance. Отличные научные перспективы, древняя речная дельта, но без особых доказательств доступного льда.

• Oxia Planum, 18,28° с. ш., 335,37° в. д., глинистый слой на глубине от примерно 2.600 до 3.100 метров ниже уровня отсчёта. Цель для марсохода Rosalind Franklin от ESA, выбранная из-за древних глин, а не ресурсов.

• Utopia Planitia, около 48° с. ш. в месте посадки Viking 2. Аппарат сел в 1976 году и остаётся второй по северной широте успешной поверхностной миссией после Phoenix. Это исторический пример, а не одна из семи отобранных площадок Starship.

Сравнение разделяет два вопроса: где изучать древние условия и где безопасно сесть и получить пригодную воду. Семь кандидатов для Starship расположены примерно между 35 и 41° с. ш., а не все около 39° или севернее. Одна широта ещё не делает место подходящим для базы.

Что уже говорят нам роботизированные посадки?

Наша интерактивная карта Марса помогает сравнить районы, но метка не всегда означает подтверждённое положение аппарата. Важно различать измеренные координаты, приблизительные исторические оценки и цели ещё не совершённых посадок. Интерактивная карта Марса.

Среди работавших на поверхности аппаратов северные исключения — Viking 2 и Phoenix: примерно 48 и 68° с. ш. Все шесть ездивших по Марсу роверов сели в пределах примерно 26° от экватора: от Opportunity на 1,95° ю. ш. до Zhurong на 25,07° с. ш. Часто приводимые 45° ю. ш. для Mars 3 — приблизительное расчётное положение; сообщение JPL 2013 года не подтвердило найденные объекты как части аппарата.

В полосе кандидатов 35–41° с. ш. ещё не было исследования предполагаемых ледяных ресурсов марсоходом. В приведённых источниках нет подтверждённых положений аппаратов Mars 2, Mars 6 и Mars Polar Lander. Beagle 2 — другой случай: в 2015 году на орбитальных снимках опознали частично раскрывшийся модуль. Он достиг поверхности целым, но не смог выйти на связь.

История миссий, обозначенных этими метками, представлена в нашей хронологии марсианских миссий, а о том, что предстоит построить базе после прибытия, рассказывается в нашем руководстве по колонизации Марса.

Чего мы всё ещё не знаем

Честные пробелы, ведь они больше, чем известные факты:

• Ни одно агентство или компания пока не выбрало место посадки для первой пилотируемой миссии, не говоря уже о постоянной базе.

• Глубина и чистота льда на площадках-кандидатах по-прежнему зависят от интерпретации дистанционных данных. Phoenix брал пробы значительно севернее; свежие кратеры с обнажённым льдом дают дополнительные локальные проверки с орбиты, но не заменяют разведку семи участков для добычи.

• Компромисс между доступностью льда и солнечной энергией не имеет общепринятого решения. Проект SWIM предлагает оптимальную зону на южном краю ледового пояса — это исследовательская гипотеза, а не окончательное решение.

• Список 2021 года фиксирует этап исследований. Новое заявление о площадке требует собственного первоисточника: ни возраст этой работы, ни другое число кандидатов сами по себе ничего не доказывают.

Окончательно решить вопрос могли бы данные с поверхности: предварительная миссия, которая сядет в предполагаемой зоне и измерит, насколько глубок лёд на самом деле, насколько он чист и сложен для разработки. Пока этого нет, список остаётся списком. Ответы на сопутствующие вопросы — включая продолжительность полёта, его стоимость и возможность пережить радиацию — есть на этом сайте.

Частые вопросы

Выбран ли уже район посадки для первой марсианской колонии?

Нет. В 2015 году NASA собрало 47 предложений по Exploration Zone, но не выбрало ни одного. В работе 2021 года SpaceX и JPL сократили список до семи участков для дальнейшего изучения — это исследовательский шорт-лист, а не окончательное решение.

Почему так часто упоминается Arcadia Planitia?

Приведённые работы выделяют низкие равнины, сравнительно ровные поверхности и признаки погребённого льда около 40° с. ш. Это основание для исследований, а не доказательство возможности добычи, круглогодичного энергоснабжения или безопасных посадок Starship в этом месте.

Можно ли основать колонию на полюсах, где льда больше?

Лёд там доступнее, но всё остальное усложняется. Солнечный свет слабеет, температура падает, а полярные шапки состоят из сезонного углекислого газа поверх водяного льда. Аппарат Phoenix достиг 68,22° с. ш. в 2008 году, но потерял энергию с наступлением северной зимы.

Какую площадь на самом деле занимает район посадки на Марсе?

Больше, чем многие представляют. Exploration Zone охватывает около 100 километров вокруг центральной точки, а баллистический вход InSight дал эллипс размером 130 на 27 километров. Выживаемым должен быть весь эллипс, а не только его центр.

На какой глубине залегает лёд в этих районах?

Карты SWIM выделяют три зоны: 0–1 метр, 1–5 метров и глубже 5 метров. Свежие кратеры в Arcadia обнажили лёд в верхней части этого диапазона. Phoenix, который сел гораздо севернее, наткнулся на лёд уже на глубине около 5 сантиметров. В самой предполагаемой зоне пока никто не бурил.

Является ли кратер Джезеро кандидатом для колонии?

Езеро выбрали для поиска Perseverance древних пригодных для жизни условий и возможных биосигнатур, а не как доказанный источник льда для поселения. Место посадки находится на 18,44° с. ш. Его нет среди семи площадок работы по Starship 2021 года; это не исключает любую возможную архитектуру будущей базы.

Что переведёт площадку из кандидатов в выбранные?

Измерения на поверхности могли бы уточнить глубину, чистоту и сложность извлечения льда, а также уклоны и каменистость в масштабе аппарата. Улучшенные орбитальные наблюдения тоже способны уменьшить неопределённость; работа 2021 года прямо требует дальнейшей оценки до пилотируемых миссий или постоянного присутствия.

Источники

• Первый семинар по посадочным площадкам и зонам исследований для пилотируемых миссий на поверхность Марса, Институт лунных и планетарных исследований, Хьюстон, 27–30 октября 2015 года.

• Golombek et al., Selection of the InSight Landing Site, Space Science Reviews, о требованиях к высоте, широте, уклону и обилию камней.

• Проект картографирования подповерхностного водяного льда (SWIM), Институт планетарных наук, для программы NASA по исследованию Марса.

• Morgan et al., Availability of subsurface water-ice resources in the northern mid-latitudes of Mars, Nature Astronomy, 2021.

• Putzig, Morgan et al., Ice Resource Mapping on Mars, глава в Handbook for Space Resources, Springer, 2023 — обзор проекта SWIM о развитии картографирования ледяных ресурсов.

• Golombek, Williams, Wooster, McEwen et al., SpaceX Starship Landing Sites on Mars, 52-я Лунная и планетарная научная конференция, 2021.

• NASA — NASA Spacecraft Confirms Martian Water, Mission Extended (2008-07-31)

• Потенциальная посадочная площадка для SpaceX Starship в регионе Аркадия, ESP_060416_2195, HiRISE, Университет Аризоны

• JPL — NASA Phoenix Mars Lander Confirms Frozen Water (2008-06-20)

• JPL — NASA Mars Orbiter Images May Show 1971 Soviet Lander (2013-04-11)

• ESA — Beagle-2 lander found on Mars (2015-01-16)

Проверка исправлений: 8 ноября 2026 года. Исправлены число площадок по регионам в работе 2021 года, даты публикаций и различие между расчётными и подтверждёнными местами посадки. Даты прежних наблюдений сохранены.