Детектив: как намарсе нашли марс-3
- Тот, кто отыскал «Марс-3» Создатель статьи, сотрудник компании «Даурия Аэроспейс», администратор группы «Curiosity — марсоход» социальной сети «ВКонтакте», на фоне макета аппарата в Мемориальном музее космонавтики.
Первый на Марсе Почта СССР увековечила спускаемый аппарат межпланетной станции «Марс-3», и совсем заслуженно — он стал первым земным аппаратом в истории, совершившим мягкую посадку на Красной планете.
На снимках, на марках и в действительности
- Схема посадки отделяемого аппарата автоматической межпланетной станции (АМС) «Марс-3»
Эта история началась не день назад и не в прошедшем сезоне, а 28 мая далекого 1971 года, в то время, когда к Марсу стартовала советская исследовательская станция «Марс-3». Но лично для меня все началось на «Хабре» (сообщество habrahabr.ru) в последних числах Ноября 2012 года с одного полушутливого комментария о том, какую данные анонсирует NASA на пресс-конференции: «Они в том месте ветхий коммунистический марсоход нашли» В то время я был полностью уверен, что все марсоходы в далеком прошлом отысканы, поскольку места их посадок совершенно верно известны.
Но для проверки собственных знаний я зашел на сайт HiRise (High Resolution Imaging Science Experiment, камера, установленная на борту космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter) и с удивлением понял, что ничего не отыскано. Само собой разумеется, расположение всех успешных аппаратов известно, и все они сфотографированы камерой HiRise с детализацией 30 см на пиксель. Но вот с аппаратами, потерпевшими неудачу, обстановка не такая однозначная.
Американский Mars Polar Lander, европейский Beagle 2 и советские «Марс-6» и «Марс-2», не обращая внимания на попытки поиска, пока не отысканы. А что же «Марс-3»? Оказалось, что его также никто не видел.
Первые на Красной планете
А ведь данный аппарат совершил замечательную, первую в истории успешную посадку на Марс сорок с лишним лет назад! Он доказал, что это реально, причем проделал все фактически в той же последовательности, которую в 2012 году применяло NASA для посадки Curiosity. И «Марс-3» удачно приземлился — это известно совершенно верно, поскольку он начал радиопередачу, а она неосуществима без раскрывшихся антенн.
Но через 14 секунд радиопередача оборвалась, покинув инженерам возможность лишь строить предположения о обстоятельствах отключения, а энтузиастам космонавтики (и фотошопа) — первую в истории фотографию Марса.
В будущем это фото многократно подвергалось разной обработке — что лишь с ним не делали, какие конкретно лишь фильтры не накладывали, только бы подыграть воображению и разглядеть на нем линию горизонта, марсианские облака и горные склоны либо клубы пыли от бушевавшей тогда бури! Но, советские ученые были в полной мере категоричны, сходу признав, что никаких подробностей изображения на взятом «снимке» нет — это легко «белый шум».
В общем, полезной точной информации с поверхности передано не было, а первый марсоход так и не ступил на поверхность Марса, потому, что крепился к верхней части модуля. Но психотерапевтическая победа была достигнута — СССР первым посадил собственный аппарат на Красную планету! Обстоятельство обрыва связи выяснить не удалось.
Бессчётные догадки на данный счет включали коронный разряд в антеннах, действие бури либо неприятности с батареей. В общем, будущим марсианским поселенцам раскрываются много возможностей для изучения обстоятельств сбоя. Позже были другие экспедиции, неудачи и другие успехи, а «Марс-3» неспешно уходил в забвение. Сменились государства и поколения, показался интернет, «Хабр» и «Вконтакте».
И мой интерес к «Марсу-3».
Иголка в стоге сена
Обратившись к сайту HiRise, я нашёл лишь снимок называющиеся Center of Soviet Mars 3 Landing Ellipse, датированный 2007 годом. Это было для меня открытием, потому, что я был так уверен во всемогуществе NASA и HiRise, что ожидал заметить правильное указание, где стоит отечественная станция. Беглый поиск в сети также не дал результата, так что стало ясно, что «Марс-3» так и не отыскан.
Я скачал полноформатный снимок (размером 1,3 ГБ), открыл его и осознал, из-за чего за пять лет так никто и не нашёл станцию.
Представьте себе поиск на прямоугольной площадке размерами 6 х 20 км округлого объекта диаметром 1,5 м. Само собой разумеется, многие на данный момент поразмыслили, что нужно было разработать программу, которая сама бы искала станцию. Но думаю, таковой поиск неосуществим, пока не создан ИИ. Да, программа имела возможность бы выделить увлекательные валуны соответствующего размера.
Но в том месте похожих объектов тысячи, потому, что рядом расположен кратер, из которого веером разлеталась порода. Другими словами на снимке, содержащем 2 млрд пикселей, нужно было отыскать объект размерами 8 х 8 пикселей.
Коллективный разум
В то время, когда я понял масштаб этих цифр, то осознал, что без коллективного разума тут не обойтись. К тому времени в группе «Curiosity — марсоход» социальной сети «ВКонтакте» было уже около 4000 человек, и я внес предложение подписчикам космическо-патриотический квест: отыскать «Марс-3». Для этого я разрезал громадную фотографию на 20 полос, загрузил их в сеть и внес предложение всем желающим учавствовать в отыскивании.
Отозвалось около двух десятков энтузиастов, они принялись просматривать фрагменты и загружать в отдельный альбом самые интересные находки.
Было найдено много любопытного, но правильного совпадения не нашёл никто. Самым лучшим кандидатом был объект, что удалось обнаружить одной из фотографий: по расположению и форме он был похож на тормозной конус (по терминологии NASA — тепловой щит). Помимо этого, мы поняли, что похожая тема поднималась на форуме издания «Новости космонавтики», где один из участников дискуссии выложил фрагмент снимка, на котором, вероятнее, изображен парашют «Марса-3».
Скоро мы закончили просмотр всего поля снимка, но самого «Марса-3» так и не нашли. Для проверки я расположил все занимательные находки на карте малого масштаба, чтобы выяснить, имеется ли какая-либо связь между ними. Практически все объекты были никак не связанными, рядом были расположены лишь «тормозной» конус «и парашют», но тогда никто не придал этому значения.
Было нужно пойти мало вторым методом. Для начала я сконцентрировал внимание на парашюте, другими словами забрал за базу догадку, что это именно он и имеется. Неприятность заключалась в том, что не было известно, на какое расстояние имели возможность разлететься элементы конструкции при посадке.
Исходя из этого я изучил материалы по американским миссиям Viking 1 и Viking 2, Phoenix Lander, Mars Pathfinder, наложил на место посадки «Марса-3» и прочертил большой радиус, на что разлетались аппараты NASA от собственного парашюта.
самые интересные объекты я выносил на отдельную схему, где размещал их в примерном соответствии с их положением на местности. Но таковой подход потребовал большое количество времени и сил, так что схему я так и не закончил, да и, как позже выяснилось, намеченный мною радиус не включал посадочные элементы — отечественный аппарат «разлетелся» посильнее американских.
Подсказка
В ходе поисков я познакомился в сети с доктором физических наук и астрономии географического факультета Западного университета в Канаде Филиппом Стуком, экспертом по картографии Луны и Марса. Он посоветовал мне самый принципиальный момент, что был решающим: направление полета спускаемого модуля — на восток. Это разрешило сходу отсечь 50% неверных вариантов и сконцентрировать поиски в оптимальном направлении.
Я выделил сектор, что охватывал в четыре раза больший радиус, чем показывал разлет американских аппаратов, и продолжил методично просматривать кадры. На это ушло пара вечеров и, в случае если честно, я уже отчаялся что-либо отыскать, а продолжал легко из рвения закончить. В любом случае я должен был проверить, дабы с уверенностью сообщить «Отыскать нереально» либо «Нашли!».
Изначально поиски концентрировались на модуле характерной формы — с крестообразными «лепестками». И вот по ним мне именно и удалось опознать данный объект. А двигатель мягкой посадки в сцепке с парашютным контейнером, что обнаружился рядом, был полезным бонусом.
Дело в том, что в научно-популярном фильме, снятом еще в советское время, что я просмотрел перед началом поисков, эта подробность «исчезает» перед посадкой, исходя из этого ее никто и не искал.
В отыскивании подтверждения
Итак, удалось отыскать очень возможного кандидата! Но что дальше? Я имел возможность бы написать об этом на «Хабре», форуме «Новости космонавтики», но В том месте уже достаточно людей, каковые в каждой кочке видят «Марс-3», а в каждой песчаной дюне — парашют.
Нужны были весьма, весьма, весьма веские подтверждения.
В этом мне опять помог Филипп Стук, что изучил находку, дал согласие, что она весьма занимательна, и дал совет выделить в окрестностях еще пара объектов, каковые по форме и размеру похожи на спускаемый модуль. Это необходимо было сделать чтобы продемонстрировать, что эта находка самая убедительная. В итоге я подобрал еще около двух десятков объектов, каковые возможно могли быть «Марсом-3».
Само собой разумеется, эта выборка была не совсем репрезентативна, потому, что составлялась в дополнение к самому возможному кандидату, но я честно старался отбирать самые похожие варианты.
Но нужно было отыскать более убедительные доказательства, и совладать в одиночку я уже не имел возможности. Дело в том, что для окончательного подтверждения необходимо было сделать повторный снимок местности в второе время суток, дабы по характеру трансформации тени выяснить форму объектов. Необходимо было кроме этого получить данные о длине троса, что соединял двигатель и парашютный контейнер мягкой посадки.
Эти сведенья имели возможность не только подтвердить, но и опровергнуть мою предположение, что прекрасно согласуется с критерием Поппера, которому должны соответствовать все научные теории. Протяженность, вычисленная по снимку, составляла 4,8 м. Если бы обнаружилось расхождение хотя бы в метр, то об открытии возможно было забыть.
Кстати, появляется вопрос: как узкий трос мог быть заметен на снимках с детализацией 25 см на пиксель? В случае если посмотреть на фотографию Opportunity, то возможно заметить тень от его мачты. Не смотря на то, что в действительности ее толщина не превышает 15 см.
Другими словами HiRise видит кроме того то, что видеть не должен. Но, я полагал, что на протяжении троса имело возможность намести песка, и мы заметим маленькую гряду, которая появилась под действием ветра. Предстоящее изучение продемонстрировало, что кроме того в таких догадках нет необходимости.
HiRise снимал данный участок только в один раз, а информации по длине троса в немногочисленных открытых источниках нет. Самый информативный источник — книга «Тяжёлая дорога к Марсу» В.Г. Перминова (издана на средства NASA и на английском). Но и в том месте нужной информации не нашлось.
Исходя из этого я обратился к доктору наук, заведующему лабораторией сравнительной аналитической Института химии и планетологии геохимии имени В.И. Вернадского (ГЕОХИ) Александру Базилевскому.
Он упоминался в «Википедии» в статье о «Луноходе-2», исходя из этого я поразмыслил, что ему будет занимательна и марсианская тема. Сперва он отнесся к моему энтузиазму с изрядной долей скептицизма: «Нужна четкая аргументация, из-за чего вы думаете, что данный объект имеется то, что вы ищете? Аргументация типа «Слепец, кто этого не видит» тут не подойдет».
Интернациональное сотрудничество
В следствии я подготовил схему, на которой отобразил все, что я «вижу», и мне удалось убедить Александра Базилевского. Не смотря на то, что, как каждый ученый, он подчеркивал собственный сомнение и в предстоящей переписке постоянно указывал «элементы «Марса-3», как это заметил Виталий». Но наряду с этим он внес воистину неоценимый вклад в процесс предстоящего поиска.
Он написал начальнику научной группы камеры HiRise, доктору наук планетологии Аризонского университета Альфреду Мак-Юэну.
Ответ американского ученого был совсем неожиданным для меня: «Мы еще раз снимем данный участок, дабы узнать, сможем ли мы взять какие-нибудь новые эти». Вот так! Не знаю, то ли мои иллюстрации были столь убедительны, то ли интернациональный авторитет Базилевского столь высок, дабы NASA дало согласие скорректировать работу аппарата на марсианской орбите с целью еще раз сфотографировать место, где что-то, быть может, привиделось несложному юноше из далекой России.
До тех пор пока NASA прицеливалось, Базилевский «заразил» моей находкой Арнольда Селиванова, начальника научного центра компании «Российские космические совокупности», одного из создателей «Марса-3». Он также скоро преодолел начальный скептицизм и приложил упрочнения для перепроверки сведений со своей стороны. Нужно было установить длину пресловутого троса на двигателе мягкой посадки.
Сделать это возможно было, лишь обратившись в НПО им. Лавочкина. По просьбе Селиванова эти сведенья взялся узнать один из инженеров НПО им.
Лавочкина Владимир Молодцов.
До тех пор пока NASA перенацеливала HiRise, а Владимир выяснял длину троса, я решил вытянуть хоть какую-то данные из дешёвой фотографии и высчитал высоту предполагаемого модуля, исходя из длины тени и угла освещения. Оказалось 78 см. Настоящая высота «Марса-3» — 75 см (соотношение высоты к ширине в разложенном состоянии 1:2).
Мелкий довод в плюс, но главные доказательства приходилось ожидать.
Презент ко Дню космонавтики
Шли семь дней, 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 именно подходят для самого двигателя. Это был легко прекрасный презент. Мы поделились им с американцами, а в ответ взяли не меньше хорошую весть: «У нас уже имеется новый снимок этого региона, и по сей день мы обрабатываем его посредством особых увеличения резкости и алгоритмов шумоподавления».
А через пара дней из NASA отправили и готовый итог. К слову, снимок, что они взяли, по качеству ниже, чем кадр 2007 года, из-за более большого количества пыли в воздухе, но цветное поле камеры захватило место размещения самого модуля. Но, никакой цветовой информации это не дало: так как если он и был выкрашен в какой-либо цвет, то краска в далеком прошлом обесцветилась под УФ-лучами, а поверхность покрылась слоем пыли.
Но мы смогли посмотреть на поле под различными углами освещения: солнце более высоко в зените, тени меньше, и все думается более плоским.
Это помогло развеять последнюю тень сомнения: на снимках вправду был «Марс-3», потерянный более 40 лет назад, а сейчас обнаруженный — дне огромного кратера Птолемея, среди валунов и безжизненных пустошей. Но, NASA, как и положено важной научной организации, добавило мало скептицизма: «Размещение находок превосходно соответствует тому, что ожидается, не смотря на то, что нельзя исключать другие объяснения».
Оставалось еще одно — согласовать пресс-релиз, что по отечественной просьбе был выпущен и размещён на сайте NASA именно ко Дню космонавтики, 12 апреля. Что, согласитесь, очень символично.
Ну а сейчас о деле: «Марс-6» еще не отыскан! Присоединиться к его поискам, приуроченным к 40-летию посадки аппарата (она не была успешной, но как мы знаем, что парашют раскрылся), может любой. Движение поисков будет освещаться в блоге автора zelenyikot.livejournal.com и на сайте «Популярной механики».
Глазами «Марс-3»
Энтузиасты группы «Curiosity — марсоход» социальной сети «ВКонтакте» решили вернуть виды, каковые так и не передал на Землю аппарат «Марс-3». Даниил Толкачёв вернул карту высот на базе снимков Mars Reconnaissance Orbiter, Михаил Королёв отрисовал 3D-модель аппарата (без чертежей, легко по фото из интернета!), а Артем Зубко перевоплотил результаты работ первого и второго в эту панораму.
«В центре панорамы, на удалении от аппарата, видна протяженная, довольно чёрная возвышенность. Она, разумеется, является валом 18-км кратера Реутов, — поясняет заведующий лабораторией сравнительной аналитической Института химии и планетологии геохимии имени В.И. Вернадского (ГЕОХИ) Александр Базилевский. — Отсутствие небольших подробностей, вероятнее, связано с тем, что HiRise разрешает различать только объекты размером более полуметра.
Наличие бугров и впадин предполагает преобразование отложений в месте посадки, к примеру просадку участков поверхности за счет сублимации находившегося в этих отложениях льда. На поверхности вала кратера различаются подробности, часть которых похожа на каменные блоки, что говорит о молодости кратера».
Статья «Детектив: как мы нашли «Марс-3»» размещена в издании «Популярная механика» (№137, март 2014).
<
h4>