Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Ричард Вагнер, Роберт Зубрин (2001)

Исследователи Красной планеты должны не только поддерживать связь с базой, но и как-то ориентироваться на местности. Хотя есть хорошие карты Марса, снятые с орбиты, основной проблемой для экипажа ровера будет определение собственного положения. Это очень важно не только для документирования координат различных научных находок, но и для того, чтобы экипаж не заблудился. В пустынях Марса, как и пустынях Северной Африки во время Второй мировой войны, заблудиться значит погибнуть. Радиомаяк на базе поможет людям найти дорогу домой, но он не будет действовать дальше горизонта (всего 40 километров вокруг базы, помните?). При приближении к этой границе экипаж ровера, двигающийся прочь от базы, может установить второй маяк на вершине холма, а потом еще и еще, чтобы отметить обратный путь. Такие действия, однако, сильно ограничены и, как и в истории про след из хлебных крошек, которые склевали птицы, могут закончиться катастрофически, если один из маяков прекратит работать. Какие еще методы навигации будут доступны экипажу ровера?

Что ж, первое, что приходит на ум аэрокосмическому инженеру, – это использование навигационных спутников. Если спутник находится на низкой полярной орбите Марса, его широта в любой момент будет известна. Если поставить на спутник радиомаяк (начиная с «Марс Глобал Сервейор», запущенного в 1996 году, все марсианские орбитальные аппараты оснащены таковыми), экипаж ровера сможет регистрировать его сигналы, и когда астронавты сравнят время прохода спутника на минимальном расстоянии с графиком его движения, записанным в компьютере ровера, то смогут определить свою широту. Кроме того, скорость прохода спутника мимо ровера будет большой, если тот расположен прямо под проекцией траектории спутника на марсианскую поверхность, и гораздо меньшей, если астронавты находятся далеко в стороне. Измерение доплеровского сдвига маяка на спутнике, вызванного разницей скоростей приближения и удаления от экипажа, позволит определить, как далеко астронавты находятся к востоку или западу от линии «север – юг», образованной проекцией траектории спутника. Еще раз, сравнение этой информации с компьютерными записями, в которых долгота спутника задана как функция времени, позволит экипажу определить свою долготу.

Эти высокотехнологичные методы весьма точны. Аналогичный подход используется на Земле в спутниковой системе Argos, чтобы среди прочего отслеживать движение ястребов и лосей (если не считать того, что в этом случае маяк находится на лосе, а приемник – на спутнике, который и проводит все необходимые расчеты) с точностью до километра. Тем не менее есть ряд проблем. Спутник находится примерно на двухчасовой орбите Марса, в то время как планета поворачивается под ним. Поэтому наблюдатель на поверхности увидит спутник всего один раз днем и один раз ночью, один раз в 12 часов. От этой проблемы можно избавиться, если увеличить количество спутников на орбите и расположить их так, чтобы они давали набор проекций плоскостей своего движения в виде линий «север – юг» по всей планете, но это обойдется весьма недешево. А что если маяк на спутнике, или приемник ровера, или компьютер выйдет из строя? Что тогда? Есть ли на всякий случай какие-нибудь более надежные и простые методы навигации?

На Земле основным морским навигационным прибором давно служит магнитный компас. К сожалению, на Марсе он работать не будет, потому что планета практически не имеет магнитного поля. Тем не менее там можно использовать проверенные веками методы астронавигации, причем с куда большим удобством, чем это когда-либо было возможно на Земле.