[Перевод] Эти индийские женщины-учёные отправили ракету на Марс за сумму меньшую, чем бюджет фильма «Марсианин»

5 ноября 2013 года в направлении Марса стартовала ракета. Это была первая межпланетная миссия Индии, «Мангальян«, и она отличалась большим риском. Только 40% всех отправленных крупными организациями миссий к Марсу – США, Россия, Япония, Китай – увенчались успехом. Ни одна из космических организаций не сумела достичь успеха с первого раза [тут автор ошиблась: ЕКА успешно отправило миссию «Марс-экспресс» с помощью российских ракет в 2003 году – прим. перев.]. Индийская организация космических исследований ISRO не могла похвастаться большим бюджетом: марсианский зонд НАСА Maven стоил $651 млн, а бюджет индийской миссии составлял $74 миллиона. По сравнению, бюджет фильма «Марсианин» составил $108 млн. Кроме того, ISRO отправила свою ракету всего через 18 месяцев после начала работ над ней.

Несколько месяцев и миллионов километров спустя орбитальный корабль приготовился к выходу на орбиту Марса. Это был критический момент. Если бы корабль осуществил выход не под тем углом, если бы ошибка составила всего один градус, он либо разбился бы на поверхности Марса или пролетел бы мимо него, и затерялся бы в космосе.

В это время на Земле команда учёных и инженеров ждала сигнала от корабля. Разработчик миссии Риту Каридхал работала уже 48 часов подряд, питаемая ожиданием результата. Ребёнком Минал Рохит смотрела репортажи о космических миссиях по ТВ. Теперь же Минал ожидала новостей от орбитального корабля, который она разработала вместе со своей коллегой, Мумитой Дутта.

Когда сигнал пришёл, комната управления полётами разразилась радостными возгласами. Работая в такой комнате, как говорит заместитель директора по операциям Нандини Харинат, «вы уже можете не смотреть триллеры в поисках возбуждения. Оно будет присутствовать в вашей ежедневной работе».

Это был успех не только миссии. Фотография празднующих успех учёных в комнате управления полётами стала вирусной. Девушки в Индии и за её пределами приобрели новых героинь: они носят сари, цветы в волосах, и запускают ракеты в космос.

Ракета улетит, и никого ждать не будет

Когда Мумита Дутта училась в девятом классе, она увлеклась свойствами света. Эта одержимость привела её на стезю инженера. Находясь в восточном городе Калькутта [с 2001 года официальное название — Ко́лката / прим. перев.] в 2006 году, она прочитала в газете, что Индия собирается запустить свою первую лунную миссию. Это был шанс отыграться за упущенную полвека назад возможность. ISRO основали в конце 60-х годов, на волне космической гонки. Но у космической организации в стране, недавно получившей независимость, было чрезвычайно мало ресурсов, и агентство не смогло принять участие в полётах на Луну. Индийская лунная миссия 2008 года готовилась давно, и стала переломной. «Я подумала, что людям, работавшим над ней, очень повезло». Мумита отказалась от предложения проходить аспирантуру за рубежом и переехала в другую часть страны, чтобы присоединиться к ISRO для работы над лунной миссией.

Когда ISRO сделала анонс марсианской миссии в 2012 году, её главной целью было выйти на орбиту Марса и провести там научные эксперименты. Миссия, учитывая ограниченность ресурсов, должна была быть готова в рекордно короткие сроки. Ракету необходимо было запускать в момент, когда расстояние между Землёй и Марсом было наименьшим, в середине 2013 года. Всего 18 месяцев отводилось на планирование, постройку и проверку всего оборудования. Орбитальный корабль должен был выйти на эллиптическую орбиту вокруг Марса из-за планеты, что делало невозможным связь с Землёй в самые критические моменты миссии. Это требовало разработки полностью автономной системы. Корабль мог разместить 5 датчиков для проведения научных экспериментов. Подвох был в том, что их суммарный вес не должен был превышать 15 кг.

Мумита разбиралась в датчиках. Ей поставили задачу разработать и проверить первый и единственный в своём роде инструмент для обнаружения метана на Марсе.

Оказалось, что датчик, над которым работала Мумита, пришёлся как раз ко двору. В 2014 году марсианский вездеход от НАСА, Curiosity, обнаружил в месте своего нахождения резкое увеличение концентрации метана. Поскольку присутствие метана могло быть признаком наличия на Марсе жизни или воды, это было волнующее открытие. Но для построения осмысленных выводов был необходим научный инструмент, способный обнаруживать даже небольшое количество метана в любом месте поверхности Марса, работая при этом несколько сезонов и даже лет подряд. Поиски намёков среди собранных данных Мумита сравнивает с «поисками бога – конечно, в данном случае в роли бога выступает наша научная цель».

Требования к чувствительности датчика определили его дизайн. До работы над этой миссией Мумита уже разработала более десяти устройств полезной нагрузки космических кораблей, но данный случай отличался от предыдущих. «Мы разрабатывали нечто, что никто никогда раньше не делал, поэтому каждый день появлялся новый вызов», – говорит она.

Мумита с коллегами решили, что для записи таких тонких измерений необходимо выбрать оптический фильтр, никогда раньше не использовавшийся в межпланетных миссиях: резонатор Фабри — Перо. Его не проверяли в таких условиях, но он был достаточно чувствительным для того, чтобы обнаруживать даже небольшое количество метана, и достаточно лёгким, чтобы итоговый датчик смог весить не более 3 кг. Мумита продумала концепцию, разработала и провела тесты резонатора. Из-за важности этого эксперимента на нём присутствовали председатель правления и директора ISRO.

Под взглядами боссов Мумита, волнуясь, начала тестовый прогон. «Я поместила резонатор в тестовой установке, горя желанием узнать, даст ли он необходимые нам всем характеристики», – говорит она. Она вставила ячейку с метаном между резонатором и параллельными лучами света. Сигнал резонатора изменился. «Когда я увидела это, я подумала: „Вот это да!“, и не могла сдержать эмоций. Мы на самом деле построили устройство, способное обнаруживать метан. Мы знали, что это сработает!»

Датчику предстоял полёт на Марс, и появился он благодаря Мумите. Оставалось только прожить несколько месяцев, состоявших из 18-часовых рабочих дней, чтобы убедиться в успешном запуске миссии, учитывая её нереально оптимистичный график. Но временные рамки Мумиту не смущали.

«Да, работали помногу, – говорит она, – но когда я думаю о том, что я работаю над датчиком, который принесёт пользу моим согражданам, я чувствую, что оно того стоит».

«Фантастика станет реальностью, а ты об этом и не узнаешь»

Индия – страна контрастов. Есть Индия с растущей экономикой, есть Индия с огромным разрывом в доходах. В одной Индии девочки могут вырасти и стать разработчиками космических кораблей, другая не обеспечивает им право на образование и безопасность. Одна Индия по кратчайшей траектории следует к Марсу, другая остаётся в недоступности из-за плохих дорог.

Минал Рохит росла в 80-х в небольшом городке Раджкот [как это по-индийски – называть агломерацию с населением более 1,28 млн «небольшим городком» – прим. перев.], и как-то по телевизору она увидела запуск спутника. Её это так впечатлило, что она подумала: «kaam karna hai toh aisa karna hai». Если нужно сделать работу, делай.

Если индийская женщина озаботиться карьерными целями, то индийская культура может показаться ей ограниченной, а её стремления – бунтарскими. Но родители Минал не давали этой культуре править в своём доме. Когда кто-то посоветовал ей не продолжать обучение, поскольку она «не сможет найти себе подходящую пару для замужества», её отец не хотел ничего слышать об этом. «Мой отец был твёрд»,- говорит она. Он сказал: «Она сама найдёт себе пару, если ей не помогут, но учиться она будет и дальше». В Раджкоте выбор профессии инженера в то время был необычным, особенно для женщин, и Минал решила, что ей больше подойдёт медицинское образование. Родители перевели её из школы с обучением на гуджарати в англоязычную. Когда она не прошла экзамены на поступление в медицинский институт, они поддержали её попытки поступить на инженерный. Именно об этом она и мечтала с детства.

Минал начала работу в ISRO с обеспечения медицинских и образовательных услуг в сельских местах Индии через коммуникационные спутники агентства – в тех местах такие услуги жизненно необходимы тысячам людей. Ей повезло, что в её работе её поддерживали и родители, и муж. Но её страсть к космосу оставалась неудовлетворённой. «Жизнь – штука комфортабельная, и в моей работе постоянно приходится искать пути выхода из зоны комфорта», – говорит она. А иначе, «фантастика станет реальностью, а ты об этом и не узнаешь».

Миссия на Марс стала, пожалуй, наиболее серьёзным выходом из зоны комфорта.

Невероятно жёсткие временные рамки потребовали инноваций. Обычная миссия похожа на эстафету. Вспомогательные команды, такие, как команда Мумиты, строят свои устройства и передают их команде, занимающейся системной интеграцией. Она уже заботится о том, чтобы все подсистемы – оптика, электроника, механика – гармонично работали вместе и соответствовали критериям работоспособности. Затем эту систему передают дальше, чтобы её интегрировали в квалификационную модель орбитального корабля, проходящую тщательное тестирование. Конечный результат, корабль, становится копией этой модели.

«Можно представить себе эту систему как семью со старшим и младшим сыном, – говорит Минал. – Младший получает всё внимание, а старший терпит все трудности. Если старший проходит все строгие тесты, то и младший тоже пройдёт. Обычно о полётной модели задумываются уже после окончания работ над квалификационной».

Но с марсианской миссией всё было не так, у неё не было времени на проведение эстафеты. Процесс был больше похож на жонглирование. «Квалификационная и полётная модели строились параллельно», – говорит Минал.

Её задачей была помощь в интеграции компонентов датчика метана в сложный научный инструмент. Обычно вся эта работа проводилась бы с квалификационной моделью, и с запасом на ошибку, которую можно было бы подправить в итоговой, полётной модели. Но поскольку процессы накладывались друг на друга, запаса на ошибку не было.

«Космос ошибок не прощает, – говорит она. – Мы называем это нулевым дефектом». Так что, когда на последнем этапе инструменты отправились на проверку в рамках квалификационной и полётной модели, вспоминает Минал, «на нас давила огромная ответственность. Нельзя было допускать ошибок нигде, ни в одном из подключений проводов. Я бы сказала, что тут требовалось даже гораздо больше терпения, чем я проявляю, воспитывая своего сына».

Минал тщательно разработала планы и процедуры интеграции подсистемы метанового датчика. Обычно, когда подсистемы приходят в лабораторию Минал, они уже предварительно полностью проверены и сертифицированы. В этой миссии, как она вспоминает, «команды, занимающиеся подсистемами, всё ещё тестировали их. Нам приходилось верить им на слово, без документов и сертификатов; инженер просто говорил: „ладно, я всё протестировал, теперь ваша очередь“. И всё!» – добавляет она, смеясь. «Я молилась, чтобы, когда я нажимала кнопку, он включался и не взрывался!»

Взрывов не было. Орбитальный корабль готовился к запуску в космос.

«Я смотрела в темноту и думала о том, что находится за ней»

Среднее расстояние между Землёй и Марсом – 225 млн км. Это значит, что сигнал от орбитального корабля доходит до центра управления за 12 минут. 12 мучительных минут до того, как вы можете узнать, что что-то пошло не так, и ещё 12 бесконечных минут на то, чтобы ваша команда на исправление ошибки достигла корабля. Если ваш корабль находится на пути к гибели, этот 24-минутный разрыв может стать для него смертельным.

Поэтому марсианский корабль должен уметь работать автономно. С каждой последующей миссией команда ISRO наращивает свои возможности. Лунная миссия 2007 года позволила ей отработать преодоление гравитации Земли. Миссия на Марс добавила автоматическое ПО, достаточно сложное, чтобы распознать и скорректировать любую ошибку, которая может возникнуть в космосе.

Разработчик миссии Риту Каридхал управляла разработкой и дизайном системы. «Она похожа на человеческий мозг. Она получает сигналы от датчиков, напоминающих ваши глаза, уши, нервные окончания. Если где-то в теле есть проблема, ваш мозг моментально реагирует. Вот такое устройство для корабля нам нужно было создать с нуля за десять месяцев. Нам приходилось брать по очереди каждый элемент – датчики, активаторы, моторы – и понимать, как он может повести себя неправильно».

Когда Риту впервые заинтересовалась космосом, она не думала, что её работа будет такой высокотехнологичной. Но ведь ей тогда было всего три года. «Я, бывало, спрашивала, почему луна увеличивается и уменьшается. Я смотрела в темноту и думала о том, что находится за ней, – вспоминает Риту. – Я думала, что наука о космосе – это астрономия, наблюдение за звёздами. На самом деле всё очень технологично».

Девятнадцать лет назад Риту покинула свой родной город Лакхнау и переехала через всю страну, чтобы стать учёным. «Это было нелёгким решением, но мои родители всегда меня поддерживали», – говорит она.

В день запуска в ноябре 2013 года эти мечты стали реальностью, когда Риту смотрела в мониторы в комнате управления миссией. Её автономной системе предстояла завершающая проверка.

Вместе с ней в комнате была Нандини Харинат, заместитель директора операционного отдела.

У Нандини не было какого-то определённого момента, давшего начало её интересу к науке. «Моя мама была учителем математики, а отец обожает физику. В моей жизни наука просто была всегда», – говорит она. Математику так часто обсуждали в доме, что Нандини полагает, что познакомилась с ней раньше, чем научилась говорить. Вместе с отцом они изучали созвездия до тех пор, пока она не научилась распознавать разные звёзды в ночном небе Бангалора. «Конечно, я никогда не представляла, что стану работать в ISRO, но 21 год назад это просто произошло».

В проекте «Мангальян» Нандини занималась математическими расчётами траектории полёта на Марс.

Во время запусков, как говорит Нандини, «у меня всегда были бабочки в животе». После запуска орбитального корабля команде необходимо было провести серию критически важных операций, чтобы он смог вырваться из притяжения Земли и отправиться к Марсу. Нандини описывает их, как «операции с одной попыткой. Либо вы всё делаете правильно, либо нет». Корабль следовал предварительно определённым курсом, несколько раз обернулся вокруг Земли, на каждом обороте запуская двигатели, и наконец, набрал достаточную скорость, чтобы выйти из сферы притяжения Земли точно под нужным углом и направиться к красной планете. Первая фаза миссии на этом была завершена.

Через девять месяцев орбитальный корабль готов был выйти на орбиту Марса.

За это время Нандини поработала в центре управления, чтобы убедиться в том, что зонд шёл по намеченной траектории, которую она помогала планировать и рассчитывать. Если бы капсула отклонилась от неё, у команды были необходимые средства для возвращения на курс. Пока Нандини корпела над марсианской миссией, её дочь сдавала школьные выпускные экзамены. Нандини возвращалась из центра управления к полуночи, а затем просыпалась в 4 утра, чтобы заниматься с дочкой.

К 24 сентября 2014 года никаких возможностей для регулировки уже не осталось: настало время для Мангальяна управляться самостоятельно, используя систему, в разработке которой принимала участие Риту. В 7 утра того дня корабль отправил сигнал, подтверждающий запуск бортового секвенсора. Он был готов выйти на орбиту марса. Корабль сориентировался при помощи активаторов и вышел на позицию входа под нужным углом с погрешностью до одного градуса.

Через 21 минуту, как и было запланировано, запустились двигатели. Через четыре минуты после этого сигнал перестал идти – корабль скрылся за Марсом. В случае входа на орбиту под нужным углом он отправил бы сигнал на Землю. В ином случае от него уже не было бы сигналов.

«Каждую минуту, – вспоминает Риту, – мы отслеживали данные, пытаясь подсчитать, нет ли в них какой-либо аномалии». Но, конечно, на ход миссии повлиять уже было нельзя. В следующие 26 минут команды Риту и Нандини ждали в гробовом молчании, находясь в комнате управления полётами.

Затем в 8 утра на Землю пришёл сигнал. И мир увидел чествование не только индийской науки, но и удивительных женщин, находившихся в её центре.

«Во всём мире половина разума содержится в женщинах»

Астрофизик Вера Рубин, открывшая тёмную материю, известна тремя своими предположениями о женщинах в науке:

1. У науки нет проблем, которую мог бы решить мужчина, и не могла бы решить женщина.
2. Во всём мире половина разума содержится в женщинах.
3. Всем нужно разрешение на занятия наукой, но по историческим причинам это разрешение чаще дают мужчинам, чем женщинам.

Нандини с грустью соглашается, что в случае большинства женщин её страны это до сих пор так. «Возможно, дело в нашей культуре, – говорит она. – Она так сильно давит на женщину, что даже если у неё есть амбиции и талант, она не может их реализовать без полной поддержки дома».

Но женщины из ISRO, возможно, повлияли на ситуацию. Они относят появившиеся у них возможности на счёт поддержки, оказанной им в их семьях. Статистика Индийского космического агентства показывает, что за ними следуют и другие. Сегодня, по словам Мумиты, «количество женщин, занимающихся в сфере науки о космосе в ISRO, просто взлетело как ракета. Это показывает, что женщины, выбирающие эту сферу деятельности, получают больше поддержки».

Действительно, сегодня почти четверть технических специалистов ISRO составляют женщины. Многого ещё предстоит достичь, но космические миссии настолько сложны, что активно работать должны все. Если вы стремитесь к звёздам, нельзя строить стеклянный потолок между Землёй и космосом.

Эти мысли запускают орбитальные корабли в космос, а учёных выводят на сцену. Цикл может продолжаться – идёт эстафетная гонка, чьё время пришло – когда юные девочки видят сари в центре управления и понимают, что и сами могут туда попасть.

«Если у вас есть сильное желание, оно исполнится, так или иначе», – говорит Минал Рохит, чей датчик продолжает измерять содержание метана на Марсе. «Я всегда говорю, работайте с краткосрочными целями, чтобы у вас была мотивация на их достижение. А где-то в глубине мозга может быть и основная жизненная цель, заявление о том, чего вы хотите достичь. Одна большая мечта и много маленьких».

«Помогать обычным людям – это моя большая мечта, – говорит она, – а Марс был маленькой. Теперь я думаю: что же дальше?»

Небо уже не преграда.