В декабре 1971 года, когда буря улеглась, системы «Маринера-9» вновь привели в рабочее состояние. В отличие от советских аналогов, его компьютер поддавался перепрограммированию после запуска, и таким образом его задание можно было изменить в ходе полета. Подобная гибкость привела к тому, что эта орбитальная станция единственная из всех, запущенных в мае 1971 года, сумела выполнить свое задание.
«Маринер-9» приблизился к Марсу на расстояние в 1370 километров и начал съемку южного полушария между 25° и 65° южной широты, постепенно расширив ее вплоть до 25° северной широты. К моменту, когда 27 октября 1972 года у него закончились запасы энергии, «Маринер-9» сделал 7239 ошеломляющих снимков с разрешением, позволяющим запечатлеть объекты поверхности размером с футбольное поле. И вновь научные представления о красной планете едва не перевернулись с ног на голову.
Наиболее пристальное внимание при изучении фотоснимков Марса привлекли многочисленные протоки — «русла» протяженностью до сотен километров, которые, по-видимому, были «вырыты» в далеком прошлом планеты текущей водой. (Замечу в скобках, что эти русла не видны с Земли и не имеют никакого отношения к каналам Ловела.) Среди них встречаются извилистые речные русла, образующие вместе со своими притоками типичную систему водостока.
Источником воды в этих случаях мог быть лежащий под поверхностью лед (вечная мерзлота), который таял в результате нагревания, вызванного внутренней активностью, а образовавшаяся при этом вода просачивалась на поверхность.
Некоторые русла начинаются внезапно, имея вид очень крупных образований, как бы созданных внезапным катастрофическим наводнением…
Все эти русла образовались довольно давно. Судя по числу перекрывающих их ударных метеоритных кратеров — это древние образования с возрастом порядка миллиарда лет.
Возможность того, что когда-то по поверхности Марса текла жидкая вода, открывала более обнадеживающие перспективы для биологических исследований. Если в далеком прошлом природные условия на планете были таковы, что на ее поверхности могла существовать вода, то, возможно, возникла и жизнь. А если так, то, постепенно приспосабливаясь к ухудшающимся условиям, жизнь на планете могла сохраниться и продолжает существовать до сих пор.
Эта гипотеза требовала экспериментальной проверки.
Следовало готовить следующую экспедицию. 21 сентября 1970 года космический аппарат «Луна-16» конструкции НПО Лавочкина совершил мягкую посадку на лунную поверхность в Море Изобилия, взял пробу грунта и 24 сентября доставил его на Землю.
Вдохновленный этим успехом Главный конструктор НПО Георгий Бабакин поручил своим подчиненным разработать техническое предложение по проекту «5НМ», нацеленному на доставку образцов марсианского грунта. Летом 1970 года такие предложения были выпущены.
Планировалось, что в сентябре 1975 года сверхмощная ракета «Н-1» выведет на траекторию полета к Марсу автоматическую межпланетную станцию «5НМ» массой 20 тонн. Станция включала орбитальный аппарат массой 3600 килограммов, предназначенный для доставки на Марс посадочного аппарата и приема телеметрической информации во время снижения и посадки последнего на марсианскую поверхность.
Орбитальный аппарат состоял из тороидального приборного отсека от станции «М-71» и двигательной установки со сферическим топливным баком от станции «М-69». Посадочный модуль массой 16 тонн имел аэродинамический экран с жесткой центральной частью диаметром 6,5 метра.
После перевода аппарата на межпланетную траекторию открывались 30 лепестков, закрепленных по периметру жесткой части, и образовывался жесткий аэродинамический конус диаметром 11 метров. Внутри экрана устанавливался приборный отсек с системой управления мягкой посадкой, включая доплеровский измеритель скорости и высотомер, а также радиосистемы, программно-временное устройство и систему энергоснабжения. Двигательная установка системы мягкой посадки имела четыре сферических топливных бака и четыре ЖРД с регулируемой тягой. В верхней ее части была установлена двухступенчатая ракета возвращения с орбитальным аппаратом «Марс-Земля», созданным на базе орбитального отсека станций «Венера-4/6», и возвращаемый аппарат массой 15 килограммов, способный вместить 200 граммов марсианского грунта.
Схема полета «5НМ» к Марсу выглядела следующим образом.
Станция выводится на межпланетную траекторию двухступенчатым разгонным блоком. При подлете к Марсу выполняется коррекция траектории. Затем посадочный и орбитальный модули разделялись, последний переводился на пролетную траекторию. В это время посадочный модуль входит в марсианскую атмосферу и, используя асимметричный аэродинамический экран, выполняет планирующий спуск.
Когда его скорость уменьшается до 200 м/с, экран сбрасывается и аппарат совершает мягкую посадку с включением тормозящей двигательной установки.
После посадки планировалось организовать двухстороннюю линию связи посадочного модуля с Землей на дециметровых волнах. По командам с Земли должен был производиться забор грунта в выбранном по панорамам месте и его загрузка в возвращаемый аппарат. Через трое суток по командам с Земли возвратная ракета с орбитальным аппаратом «Марс-Земля» и возвращаемым аппаратом стартовали и выводились на околомарсианскую орбиту высотой 500 километров.
Через 10 месяцев, при достижении благоприятного расположения планет, орбитальный аппарат «Марс-Земля» переводился на межпланетную траекторию возвращения на Землю. При подлете к Земле возвращаемый аппарат отделялся от орбитального и тормозился в атмосфере. Его скорость снижалась до 200 м/с, после чего выпускался парашют и включался радиомаяк, облегчающий поиск возвращаемого аппарата Для отработки систем станции и посадочного аппарата конструкторы НПО имени Лавочкина предполагали реализовать в 1973 году проект «4НМ», осуществив высадку на Марс автоматического вездехода для исследования планеты.
Проект доставки марсианского грунта был обсужден на Научно-техническом совете НПО. При этом он вызвал серьезную критику со стороны Главного конструктора. Дело в том, что поскольку бортовые системы станции не прошли проверку в реальном полете, никто не мог дать гарантии их нормального функционирования в течение почти трех лет.
Смущало Бабакина и то, что проект «5НМ» не обеспечивал стопроцентной биологической безопасности Земли. В случае отказа парашютной системы возвращаемый аппарат разбивался, и микробы, присутствующие в образцах марсианского грунта, попав в тепличные условия, могли начать размножаться с очень большой скоростью. Разумеется, наличие жизни на Марсе находилось под сомнением, но исключать подобную возможность было нельзя.
При всех этих недостатках проект понравился министру общего машиностроения Сергею Афанасьеву. Он пытался убедить Бабакина начать работу, однако Георгий Николаевич отказался.
Тем временем приближалось «астрономическое окно» — июль 1973 года. На этот год планировалось отправить к Марсу сразу четыре станции серии «М-73». Казалось, на сей раз удача улыбнется и советским ученым. Все четыре ракеты-носителя сработали как надо и к Марсу полетела целая вереница аппаратов: орбитальный «Марс-4» («М-73» № 52С), орбитальный «Марс-5» («М-73» № 53С), посадочный «Марс-6» («М-73» № 50П), посадочный «Марс-7» («М-73» № 51П).
К сожалению, ни одна из этих станций не смогла в полном объеме выполнить поставленную перед ней задачу. 10 февраля 1974 года из-за сбоя в бортовом компьютере не включилась тормозная двигательная установка «Марса-4», станция прошла мимо красной планеты на расстоянии 2200 километров, передав на Землю только один снимок, после чего стала искусственным спутником Солнца с периодом обращения 556 дней. 12 февраля 1974 года «Марс-5» вышел на околомарсианскую орбиту высотой в перигее 1760 километров, но быстро растратил энергию и в течение нескольких дней сумел заснять лишь незначительную часть южного полушария планеты. 9 марта 1974 года спускаемый аппарат станции «Марс-7» промахнулся мимо красной планеты, пройдя в 1300 километрах от ее поверхности, и превратился в искусственный спутник Солнца с периодом обращения 574 дня. 12 марта 1974 года спускаемый аппарат станции «Марс-6» вошел в атмосферу Марса, выпустил парашют и начал передавать первые данные. Однако через 150 секунд связь с ним прервалась.
Невзирая на то, что по марсианской программе СССР и по репутации НПО Лавочкина был нанесен тяжелейший удар, министр Афанасьев вновь приказал разработать проект доставки марсианского грунта. Он, видимо, полагал, что провал программы «М-73» дал неоценимый опыт и конструкторы НПО больше не повторят прошлых ошибок.
В это время ситуация изменилась. Поскольку производство ракеты «Н-1» было остановлено, для запуска космических аппаратов мог использоваться только носитель «Протон-К».
