Почему люди никогда не колонизируют Марс.http://chrdk.ru/sci/2015/3/16/nomars/
В самом начале космической эры казалось, что после прорыва, сделанного Гагариным, Леоновым и Армстронгом, бурное развитие космонавтики будет продолжаться и дальше, и вскоре после первого полета в космос и высадки на Луну человечество доберется и до Марса. Интерес к Красной планете был здорово подогрет еще в конце XIX — начале XX века астрономом Скиапарелли, «открывшем» каналы на Марсе. Вслед за учеными Красной планетой заинтересовались писатели: благодаря «Войне миров» Герберта Уэллса и «Аэлите» Алексея Толстого в глазах общественности Марс стал давно и плотно обитаемым. Старая идея Первые пилотируемые экспедиции к ближайшему космическому соседу Земли разрабатывали задолго до Гагарина. Так, в 1960 году в СССР было принято решение о старте на Марс в 1971 году с возвращением в 1974-м. В США тоже планировали такой полет еще до миссии «Аполлонов». Однако лунная гонка положила конец этим планам, так что серьезные работы в этом направлении так и не начались. С тех пор о полетах на Марс регулярно говорят как государства, так и частные компании. Некоторые даже ведут набор будущих марсианских колонистов. К примеру, в феврале 2015 года проект Mars One провел третий тур набора будущих марсиан, отобрав из 660 кандидатов 100. Однако пока даже до испытаний марсианских кораблей дело не доходит. И, что вероятнее всего, в обозримом будущем — не дойдет. Почему человечество вряд ли доберется до Марса? Большая масса Марсианский корабль должен быть очень большим и тяжелым, дабы привезти не только космонавтов, но и много пищи, воды, топлива, воздуха, научные инструменты, запасные части и так далее. Первый советский проект отправки человека на Марс предполагал, что «марсианский пилотируемый комплекс» стартует с земной орбиты с массой более полутора тысяч тонн и вернется с массой в 15 тонн (большая часть массы — это как раз топливо, запас воздуха, еда, приборы, которые можно оставить на Марсе, так что обратно космонавты возвращаются налегке). Технологии не стоят на месте, поэтому стартовая масса потенциального марсианского корабля сильно уменьшилась. Компьютерная техника стала совсем миниатюрной, улучшились возможности по регенерации воздуха и воды, но все равно марсианский корабль нужно будет собирать на орбите Земли в несколько этапов. И только после сборки готовый корабль отправится к Марсу. Это обстоятельство намного усложняет (и удорожает) проект и увеличивает вероятность фатальной ошибки во время полета.
Полет к Марсу длится в среднем шесть—девять месяцев. Вроде бы ничего сверхъестественного: рекорд непрерывного пребывания на орбите — более 400 суток (его установил россиянин Валерий Поляков). Однако между околоземной орбитой и трассой Земля—Марс есть огромная принципиальная разница. Людей на Земле и на орбите одинаково защищает магнитное поле Земли. Отправившись к Марсу, космонавты лишатся «купола», который закрывает их от солнечной и галактической радиации. Вроде бы доза, полученная на пути к Марсу, ниже верхней допустимой границы: за 15 месяцев полета на Красную планету и обратно космонавт получит около одного зиверта радиации. Это плохо, но не смертельно: ровно такая доза установлена в России и в США как предельно допустимая для космонавтов за всю карьеру. Но 15 месяцев — долгий срок, и за это время на Солнце может, например, произойти достаточно мощная вспышка (они весьма нередки). В этом случае доза вырастет на порядок и легко может убить экипаж: 3-5 зивертов приводят к смерти от лучевой болезни в течение 30—60 суток с вероятностью в 50%. Поэтому многие эксперты считают, что полет на Марс — недопустимый риск. Отдельную опасность представляет канцерогенная пыль на Марсе. Красная планета буквально набита пылью, и пылевые бури на ней — нормальная погода. Как полагают в Национальном исследовательском совете США, марсианская пыль может вызывать рак, так как содержит много соединений хрома. Защититься от нее непросто: пыль настолько мелкая, что будет проникать на марсианскую станцию сквозь любые заслоны. О запыленности даже лунных модулей говорили американские астронавты, которые провели на спутнике гораздо меньше времени, чем планируется на Марсе. А ведь быстро улететь с планеты нельзя: нужно ждать около года, чтобы Земля и Марс расположились особым образом. Старт только в этом «окне» обеспечит минимальное время и, что куда важнее, минимальный расход топлива на дорогу до Земли.
Казалось бы, нет ничего сложного в том, чтобы провести с товарищами по экипажу два года — примерно столько занимает полет на Марс и обратно. Живут же люди вместе по 400 дней на орбите. Однако, как и в случае с радиацией, здесь все совсем иначе. На МКС всегда есть возможность сесть в спасательный «Союз» и удрать на Землю, которая всего в каких-то 400 километрах — столько же от Москвы до Нижнего Новгорода. Расстояние от Земли до Марса более 50 миллионов километров — даже радиосигнал идет до Красной планеты с опозданием более 10 минут. Случись что — спасения ждать неоткуда. Это в разы усиливает уровень стресса у космонавтов, что порождает множество дополнительных психологических проблем. Самая очевидная, хотя для многих неожиданная: в экипаж нельзя взять женщину. Если это сделать, вероятность конфликта многократно возрастает — проверено экспериментально. Как рассказывают организаторы одного из опытов по длительному пребыванию людей в замкнутом пространстве, мужчины в буквальном смысле чуть не поубивали друг друга из-за женщин. А не брать дам на Марс в современном гендерно-толерантном мире чревато вечным остракизмом феминисток. Но даже в чисто мужском экипаже будут серьезные проблемы при долгосрочной изоляции. Самое печальное, что полностью реальную ситуацию полета на Марс нельзя воспроизвести даже в самых добросовестных экспериментах. Никакой отбор на психологическую совместимость не сможет предусмотреть все стрессовые ситуации. Даже в уникальном эксперименте «Марс-500», в котором моделировались все условия полета и высадки на Марс, а команда (чисто мужская) из шести человек в течение 520 суток «работала» экипажем космического корабля, участники все равно подсознательно понимали: в случае чего — помощь за переборкой. Например, если у кого-то из экипажа станет плохо с сердцем — откроется дверь и придут врачи. В настоящем полете медики доступны только по телеметрии. А сверхстресс сам по себе может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. При этом тяжелая болезнь или даже смерть любого космонавта еще на порядок повысит уровень напряжения и внутреннего конфликта в команде. «Героические образы покорителей космоса из фантастики не имеют ничего общего с реальными людьми. Люди не способны работать 24 часа в сутки, люди не способны прощать ошибки других, и даже при наличии сверхмотивации, в ситуации «мышеловки», в которой они окажутся, наверх выплывут не лучшие черты характера, а как раз наоборот, то, что при любом психологическом тестировании могут пропустить лучшие специалисты», — сказал автору в кулуарах один из специалистов, работавших над экспериментом «Марс-500». Не жизнь Хорошо известен (в основном, по шуму в прессе) голландский проект Mars One. Это частный проект выпускника Делфтского университета Баса Лансдорпа, который предусматривает отправку на Марс в 2024 году четырех колонистов «в один конец». Возврат на Землю не планируется, однако раз в два года будут подвозить новых колонистов, продовольствие и прочее необходимое для первых марсиан. Однако в октябре 2014 года ученые из Массачусетского технологического института сильно разочаровали будущих поселенцев. Проанализировав данные проекта Mars One, специалисты в своем 35-страничном отчете, представленном на 65-м конгрессе по космонавтике в Торонто, указали: через два года миссия с пополнением не потребуется. Колонисты умрут «приблизительно на 68-й день» от асфиксии, то есть попросту задохнутся. В Массачусетсе считают: технология регенерации атмосферы при помощи растений, как это планируется делать на колонии, до сих пор несовершенна и не адаптирована к космическому полету. Растения не будут успевать поглощать весь CO2 и восстанавливать кислород, который будут расходовать колонисты. Политика и деньги Еще две причины, по которым мы никогда не полетим на Марс, — деньги и политика. Ни одна страна самостоятельно не сможет осилить этот проект. Еще в 1992 году президент США Буш-старший поручил подсчитать стоимость полета на Марс. Вышло 400 миллиардов долларов — в тех деньгах. Даже для США это много. А в текущем мире договориться о таком сотрудничестве у ведущих стран не получится: все хотят иметь собственный приоритет. Просто незачем Осенью 2014 года на экраны вышел фильм «Интерстеллар», в котором NASA отправляет на далекие планеты через "червоточину" (прокол в пространстве, позволяющий моментально попасть к далеким звездам) экипажи «смертников», которые должны определить пригодность планет для колонизации. Сразу же после премьеры эксперты в один голос начали хвалить очень правдоподобное изображение черной дыры, объяснения искривления пространства-времени. Одновременно все комментаторы удивлялись: зачем было отправлять людей в очень дорогие и рискованные миссии, когда с этим прекрасно могут справиться аппараты-роботы? С Марсом — такая же история. Сейчас Красную планету исследуют пять орбитальных аппаратов и два марсохода, готовится много новых миссий. Научная отдача от них очень большая — при нулевом риске для людей и заметно меньших затратах. К примеру, вышедший на околомарсианскую орбиту индийский зонд Mangalayaan обошелся всего в 70 миллионов долларов — дешевле, чем съемки фильма «Гравитация». Единственная цель, которая может оправдать полет на Марс, это идеология. Объединиться всем человечеством ради общей благородной цели, забыв войны и разногласия, — достойный шаг. Но… это, пожалуй, куда более фантастично, чем «Интерстеллар». На Марсе голубой закат Какого цвета на самом деле небеса у других планет Постановочные кадры На самом деле, чаще всего космические аппараты, исследующие Солнечную систему, делают черно-белые снимки — такие камеры проще, надежнее и дешевле. Для того чтобы получить цветное изображение, роверы или зонды делают три черно-белых кадра: через красный, зеленый и синий фильтры, а потом составляют из них цветное изображение. Кстати, именно так в начале XX века получил первые в мире цветные снимки большой энтузиаст фотографии и изобретатель Сергей Прокудин-Горский. Его камера имела три объектива, которые одновременно делали три черно-белых снимка через фильтры, а цветное изображение «синтезировалось» уже после, в проекторе. Несмотря на «окольный» способ производства, получаемые таким образом цветные изображения вполне передают реальные цвета. Так откуда же берется синий закат на Марсе? Физика и пыль Дело в том, что атмосферы Марса и Земли очень сильно отличаются. На Марсе она заметно менее плотная и очень пыльная. В составе пыли есть совсем крошечные частицы, размер которых сопоставим с длиной волны света. Днем мельчайшие пылинки поглощают синюю часть спектра солнечного света и небо на Марсе имеет такой же красноватый оттенок, как и вся его поверхность. Когда Солнце садится, путь, который свет проделывает в атмосфере планеты, становится длиннее и главенствующим оказывается другой эффект — рэлеевское рассеяние света. При этом в марсианской атмосфере сильнее рассеивается синий свет. Именно из-за этого вокруг садящегося Солнца на Марсе мы видим голубое сияние. Типичный марсианский закат. Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Damia Bouch
Марс входит в элитный клуб из четырех небесных тел с атмосферой, поверхность и небо которых мы смогли увидеть в цвете. Другие два члена клуба — Венера и Титан, ну и, конечно, наша Земля. 1 марта 1983 года на поверхность Венеры опустился зонд «Венера-13», который смог проработать при температуре 456 градусов по Цельсию и давлении в 92 атмосферы 127 минут. «Венера» с несчастливым номером была не первым аппаратом, который передал снимки с поверхности нашей ближайшей соседки по Солнечной системе, однако это были первые цветные снимки. На спускаемом аппарате находилось две «цветные» телефотометрические камеры TFZL-077. Они получали изображение, делая снимки через три цветных фильтра — синий, зеленый и красный. В поле зрения панорамных камер «Венеры-13» находилась эталонная цветовая шкала. Получив синтезированные цветные изображения, земные ученые смогли откорректировать их по этой шкале. Целью съемки была поверхность планеты, однако в уголках панорам видно желтеющее небо. Четыре дня спустя, 5 марта, цветные снимки сделал дублер «Венеры-13», аппарат «Венера-14», проработавший на поверхности всего 57 минут. Желто-зеленый цвет Венеры тоже объясняется рэлеевским рассеянием. Однако, по словам заместителя руководителя лаборатории инфракрасной спектроскопии планетных атмосфер высокого разрешения МФТИ Александра Родина, именно такой цвет обусловлен, во-первых, повышенной плотностью венерианской атмосферы, а во-вторых, наличием в ней большого количества серной кислоты. По краям от венерианской поверхности видны фрагменты неба. Фото: ИКИ РАН
Долгое время считалось, что это самый большой спутник в Солнечной системе, но исследования «Вояджеров» в 1980-х показали, что Титан кажется крупнее, чем он есть, из-за плотной метановой атмосферы, которую принимали за поверхность спутника. Но даже за вычетом атмосферы это немаленькое небесное тело: среди спутников его обгоняет только юпитерианский Ганимед. Титан больше не только нашей Луны, но и Меркурия с Плутоном. «Гюйгенс» проработал 147 минут во время спуска на парашюте и еще 72 минуты передавал сигналы с поверхности, успев отправить на Землю 700 мегабайт информации, в том числе было 350 снимков, некоторые из которых были цветными. На фотографиях Титан выглядит хоть и безжизненным, но вполне мирным. На деле человек не продержался бы там и нескольких секунд. Фото: NASA/JPL/ESA/University of Arizona
После того как астрономы сфотографировали пейзаж на Титане, в Солнечной системе не осталось «атмосферных» объектов с цветными небесами (планеты-гиганты, которые состоят из газа и жидкости, не в счет). На всех остальных небесных телах Солнечной системы, от Меркурия и до Плутона, небо будет черным — хоть на черно-белой, хоть на цветной фотографии. Там нет сколько-нибудь значимой атмосферы, а значит, рассеиваться солнечному свету не на чем. В фантастических фильмах мы видим иные миры с небесами, кажется, всех цветов радуги. Но ответить на вопрос, какого цвета действительно может быть небо на планетах вне Солнечной системы (так называемых экзопланетах), ученые пока не могут. Мы можем только предполагать, какие у этих планет атмосферы: на сегодня открыто больше трех тысяч экзопланет, и большинство из них находятся в звездных системах, которые совсем не похожи на Солнечную. Да и сам свет звезд, которые освещают эти планеты, может быть совсем не таким, как свет от Солнца: планеты могут быть у красных карликов, у голубых гигантов, у белых гигантов и даже у почти фиолетовых (в видимом диапазоне) коричневых карликов. Коричневый карлик — небесное тело, которое слишком мало, чтобы стать полноценной звездой, но из статуса планеты-гиганта уже выросло. Фото: R. Hurt/NASA
Есть ли жизнь на Марсе? Ученый ответил на вопрос читателя Однако за прошедшие полвека интересные детали всё же выяснились. На поверхности Марса условий для жизни земного типа нет. Виноват в этом, прежде всего, высокий уровень космической радиации, достигающей поверхности планеты. Но под слоем грунта условия значительно лучше: нет радиации, нормальная температура и с высокой вероятностью есть вода;. Единственное косвенное указание на присутствие живых организмов под грунтом — метан в атмосфере Марса, который может быть продуктом жизнедеятельности микробов. *На вопрос ответил Владимир Сурдин, кандидат физико-математических наук, доцент физического факультета МГУ, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) Дом в небесах На каких телах в Солнечной системе можно основать колонию Цитата из Циолковского о том, что «Земля есть колыбель человечества (у самого Циолковского — «колыбель разума»), но нельзя вечно жить в колыбели» c начала космической эры затаскана до дыр. Сразу после полета первого спутника колонизация ближнего космоса казалась делом обозримого будущего. Вспомним хотя бы Алису Селезневу Кира Булычева, жившую в 2080-х, которая облетела всю Солнечную систему со школьными экскурсиями, а вместе с отцом-ученым путешествовала к далеким звездам. Многие из нас доживут до этого времени, однако вряд ли, как и Алиса, побывают на Луне, Марсе и Плутоне. Колонизация Солнечной системы постоянно откладывается, практические шаги идут лишь в направлении Луны и Марса, да и то пока все больше на бумаге. Тем не менее «Чердак» решил посмотреть, где в Солнечной системе человек может хотя бы теоретически основать колонию, пусть даже совсем маленькую и исключительно для исследований. Луна Спутник Земли. Пятый по величине спутник в Солнечной системе. Единственное небесное тело, которое посещали земляне. Диаметр — 3476 км, вчетверо меньше земного. Средняя температура — минус 53 градуса по Цельсию, перепад — от минус 240 до плюс 117 градусов. Расстояние до Земли: в среднем 384 тысячи км. Люди были на Луне шесть раз и привезли со спутника на Землю 382 кг грунта. Фото: NASA
Недостатки: метеоритная опасность, слабая гравитация, отсутствие магнитного поля, а значит, необходимость защиты от космической радиации: Луна расположена вне магнитного поля Земли, и космонавты будут получать большие дозы космической радиации. Есть трудности с добыванием воды из льда. Нет атмосферы — значит, колонистам нужны купола. Очень большие перепады температур. Марс Четвертая планета Солнечной системы. Диаметр — 6792 км, в два раза меньше земного, средняя температура — минус 63 градуса по Цельсию. Атмосферное давление — 1/500 земного. Состав атмосферы — преимущественно углекислый газ. Минимальное расстояние до Земли: 78 миллионов км. Марсианский пейзаж даже с виду не кажется пригодным для жизни. Фото: NASA/JPL
Недостатки: метеоритная опасность, отсутствие магнитного поля и необходимость защиты от космической радиации, задержка сигнала при связи с Землей (от четырех минут в момент противостояния — самого близкого взаимного расположения Земли и Марса). Сильная запыленность может стать проблемой как для колонистов, так и для солнечных батарей. Впрочем, 10 лет работы ровера Opportunity вселяют надежду: он получает энергию как раз от солнечных батарей. А вот землю для выращивания растений придется везти с собой: зонд Phoenix обнаружил в марсианском грунте ядовитые для живых существ перхлораты. Ганимед Спутник Юпитера. Первый по величине спутник Солнечной системы Диаметр — 5268 км (больше Меркурия, но в два с лишним раза меньше Земли). Давление — почти нулевое, температура у поверхности — минус 160 градусов по Цельсию. Минимальное расстояние до Земли: 628 миллионов км. Поверхность Ганимеда, сфотографированная одним из «Вояджеров». Фото: NASA
Недостатки: система Юпитера находится уже слишком далеко. Из-за этого сигнал при связи с Землей будет идти от 34 минут в момент противостояния. Сам полет к Ганимеду займет несколько лет (для аппарата с людьми минимальное время — 4-5 лет). Возможны помехи в связи из-за радиационных поясов Юпитера, повышенная метеоритная и кометная опасность: гравитационное поле Юпитера регулярно притягивает астероиды и кометы, они частенько попадают и на спутники. Очень холодно. При подлете нужно быть крайне осторожным, чтобы не попасть в мощные радиационные пояса Юпитера: доза излучения, которую «наберут» колонисты, пролетевшие сквозь пояс, может оказаться смертельной. Титан Спутник Сатурна. Второй по величине спутник Солнечной системы. Диаметр — 5152 км (в два с половиной раза меньше земного), плотная азотная атмосфера. Давление — 1,5 атм, температура у поверхности — минус 170 градусов по Цельсию. Расстояние до Земли (наименьшее): 1277 миллионов км. Пока только отдельные фрагменты поверхности Титана сфотографированы с большим разрешением. Фото: NASA/JPL-Caltech/Univ. Arizona/Univ. Idaho
Недостатки: семь-восемь лет полета в одну сторону, значительная задержка сигнала при связи с Землей (при наименьшем расстоянии между небесными телами — более часа), низкие температуры, нестабильность береговой линии: на Титане, по данным радарных исследований Cassini, могут возникать и исчезать острова и полуострова в океанах. Очень мало света, а значит, потребуются атомные источники энергии. Энцелад Cпутник Сатурна. Диаметр — 500 км (в семь раз меньше Луны). Давление — почти нулевое, температура у поверхности — минус 200 градусов по Цельсию. Главная «достопримечательность» спутника — ледяные гейзеры на южном полюсе небесного тела. Расстояние до Земли (наименьшее): 1277 миллионов км. Знаменитые ледяные гейзеры на Энцеладе. Фото: NASA/JPL/SSI
Недостатки: очень слабое тяготение (в девяносто раз меньше земного, а значит, слегка подпрыгнув, вы окажетесь на высоте десять метров), высокая метеоритная опасность, значительная задержка сигнала при связи с Землей (при наименьшем расстоянии — более часа), низкие температуры, необходимость атомной энергии. Тритон Спутник Нептуна. Седьмой по величине спутник Солнечной системы. Диаметр — 2706 км, чуть менее, чем в пять раз меньше Земли. Давление у поверхности — 1/20 000 от земного. Температура у поверхности — минус 235 градусов по Цельсию (для сравнения: температура абсолютного нуля — минус 273,15 градуса по Цельсию). Минимальное расстояние до Земли: 4347 миллионов км. Компьютерное наложение снимков показывает, как приближающиеся к Тритону астронавты увидели бы его на фоне Нептуна. Фото: NASA/JPL/USGS
Недостатки: Очень далеко — лететь минимум 10 лет, очень холодно, очень темно. Энергию придется получать из атомных источников. Высокая метеоритная опасность. Огромная задержка сигнала при связи с Землей (при минимальном расстоянии — четыре часа). Что в итоге? Большинство тел Солнечной системы непригодны для человека, и создание там обитаемой базы потребует очень больших усилий. Если что-то и получится построить, то, вероятнее всего, это будут научные станции, а не полноценные коммуны. В любом случае, это произойдет еще очень и очень нескоро. Самыми перспективными для заселения телами Солнечной системы по-прежнему остаются Марс и Луна, но и с ними будет масса проблем, на решение которых потребуется колоссальное количество денег. Тем не менее повторим вслед за Циолковским: оставаться в колыбели вечно — нельзя. © Copyright: Наталья Алексеевна Исаева, 2015.
Другие статьи в литературном дневнике:
|
