Даніель Мартін Рейна

Після століть спостереження за ним у телескоп та десятиліть відправки космічних зондів наближається момент, коли люди ступлять на поверхню Марса.

"Земля - ​​колиска людства, але не завжди в колисці живеться". Ці пророчі слова вимовив у 1911 р. Російський фізик Констатин Ціолковський, який вважався батьком космонавтики. Тоді лише згадка про Марс навіяла бачення синюватої рослинності, що межує з великими каналами, побудованими марсіанською цивілізацією. Завдяки дослідженню космосу сьогодні ми знаємо, що поверхня Марса - це пустеля піску, каменів і лави без сліду життя, принаймні сьогодні.

Незважаючи ні на що, завдяки своїй близькості та схожості з нашою планетою, Марс є першим пунктом призначення, якщо одного разу ми покинемо земну колиску. За порадою Ціолковського, НАСА має серед своїх пріоритетів вивести людей на червону планету в 2030-х рр. Навіть деякі приватні компанії, такі як SpaceX, мають амбіційні плани колонізації. Після століть спостереження за ним у телескоп та десятиліть відправки космічних зондів наближається момент, коли люди ступлять на поверхню Марса.

Захоплення Марсом

Марс - друга планета, найближча до Землі після Венери. Це приблизно 35 мільйонів миль від нас у найближчій точці. Починаючи з винаходу телескопа в сімнадцятому столітті, астрономи виявили деякі його характеристики, такі як те, що він має полярні шапки і що його дні тривають трохи більше 24 годин. У другій половині 20 століття вчені виключили присутність передових цивілізацій на Марсі (див. "Як ти бачиш? № 57"), хоча деякі все ще вірили, що тут можуть бути прості форми життя. Щоб не сумніватися, сучасних телескопів і спектроскопів було вже недостатньо. Треба було їхати на Марс.

У середині космічної гонки на підкорення Місяця, протягом 1960-х років НАСА відправило кілька зондів (моряків), які пролетіли над червоною планетою і запропонували нам перші розмиті зображення. Через десять років програма вікінгів НАСА нарешті змогла передавати фотографії з поверхні Марса. Саме тоді нам довелося визнати, що Марс був посушливим і ворожим світом. У 1997 році на планету прибув перший позашляховик Sojourner, до якого в 2004 році приєдналися ще два - Spirit і Opportunity. А в 2012 році приземлився марсохід Curiosity - найдосконаліша машина, яка коли-небудь ходила по червоній планеті.

Марс - це захоплюючий світ. Його своєрідний червонуватий колір обумовлений наявністю на поверхні оксиду заліза. Тут розташована найвища гора в Сонячній системі, гора Олімп, висотою 22 км, а також гігантська система каньйонів довжиною понад 4500 км, яка називається Валлес Марінеріс (долина Марінер). Середня температура близько –55 ºC. На полюсах він може опуститися до –150 ºC, але опівдні на екваторі може піднятися до 20 ºC. Рік триває близько 687 земних днів (близько 669 марсіанських днів), майже вдвічі більше земного. Атмосфера Марса складається на 95% з вуглекислого газу і настільки тонка, що атмосферний тиск не досягає 1% від земного.

Труднощі подорожі на червону планету

У 1948 році Вернер фон Браун, людина, відповідальна за ракету, яка вивела людей на Місяць, запланував пілотовану подорож на Марс. Через десять років його радянський колега Сергій Корольов стверджував, що кінцевою метою радянської космічної програми повинен бути не Місяць, а Марс.

То чому ми ніколи не відправляли пілотований корабель на червону планету? Головною перешкодою є не відстань, а енергія, необхідна для виконання різних орбітальних маневрів. Під час подорожі на Місяць, який знаходиться на відстані 380 000 км, три чверті енергії витрачається на втечу з поверхні Землі та досягнення низької орбіти на висоті близько 300 км. Якщо вам також доведеться дістатися до Марса, загальмувати, приземлитися на його поверхні, а потім повернутися на Землю, кількість необхідного палива величезна.

Це підводить нас до фундаментального правила дослідження космосу: вартість місії розраховується на основі змін швидкості, необхідних для досягнення мети. Ця різниця в швидкості відома як Delta-V, і саме величина регулює навігацію по Сонячній системі. Матроси того часу мали морські карти з маршрутами, щоб слідувати доброму вітру та уникати рифів; Сучасні інженери космічних агентств мають карти Delta-V.

Мінімальний шлях Delta-V між двома еліптичними орбітами, такими як Земля та Марс, відомий як орбіта переносу Гомана. Запропонована в 1925 році німецьким інженером і математиком Вальтером Гоманом, вона складається з еліптичної орбіти, яка перехоплює початок та пункт призначення. Орбіта обчислюється таким чином, що її найближча точка до Сонця (перигелій) збігається з початковою точкою - наприклад, Землею - а найдальша точка (афелій) збігається з пунктом призначення - наприклад, Марсом. Цей тип орбіти використовується не лише для міжпланетних подорожей. Наприклад, пілотований космічний корабель "Союз" слідує по орбітах Хомана, щоб дістатися до Міжнародної космічної станції (МКС), яка обертається навколо Землі на висоті близько 400 км. Орбіта переносу Гомана не є ні найкоротшою, ні найшвидшою траєкторією, але є найбільш економічною.

Тераформування Марса

Експерти вважають, що раніше Червона планета мала клімат, схожий на земний, із щільною атмосферою, річками та озерами. Якщо червона планета колись була блакитною, чи можна цей процес змінити? Карл Саган був першим ученим, який підняв цю можливість. У 1961 р. Саган запропонував садити водорості в атмосферу Венери, щоб поглинути вуглекислий газ (CO2) і зменшити жахливий парниковий ефект (на Венері температура не опускається нижче 400 ºC). У 1982 р. В результаті статті вченого Крістофера Маккея термін «тераформінг» став популярним для позначення процесів, необхідних для того, щоб зробити небесне тіло придатним для життя.

Взагалі кажучи, тераформуючий Марс потребував би згущення його тонкої атмосфери та нагрівання. Перші пропозиції варіювались від бомбардування планети ядерною зброєю до відхилення астероїда до його поверхні. Сильна спека тане на полюсах велику кількість замерзлої води та CO2. Вироблені гази будуть згущувати атмосферу та сприяти парниковому ефекту, підвищуючи температуру планети.

Остання пропозиція НАСА - створити магнітний щит навколо Марса, щоб захистити його від сонячного вітру. За допомогою цієї штучної магнітосфери середня температура може зрости приблизно на 4 ° C, достатньо для вивільнення крижаного CO2 з полюсів. Це створило б парниковий ефект, який би ще більше підвищив температуру планети, дозволивши присутність рідкої води. NASA вважає, що таким чином Марс міг відновити частину океанів, які колись покривали його, хоча це був би довгий процес.

Перша зупинка: Місяць

І все-таки для відправлення пілотованої місії на Марс знадобиться дуже потужна ракета. Саме тому в 2011 році NASA почало розробляти так звану систему космічного старту (SLS), ракету, за допомогою якої агентство сподівається здійснити мрію про підкорення червоної планети.

На вражаючих 98 метрів висота SLS буде дещо нижчою, але потужнішою, ніж Сатурн V, легендарна ракета з програми Apollo, і зможе нести втричі більше навантаження космічного човника. У першій версії буде нижча ступінь, що працює від чотирьох двигунів, що використовують рідкий кисень та водень як паливо. Друга ступінь, розташована над першою, буде активована на висоті близько 50 кілометрів і служитиме для виведення автомобіля на орбіту. Пілотована капсула Оріон буде розташована вгорі і зможе вмістити максимум чотирьох членів екіпажу. Тепловий щит, здатний протистояти повторному потраплянню в атмосферу зі швидкістю майже 11 кілометрів на секунду і 2760 ° C, є найбільшим із коли-небудь побудованих для пілотованих космічних кораблів

Spacex для підкорення Марса

SpaceX - аерокосмічна транспортна компанія, заснована в 2002 році південноафриканським підприємцем Ілоном Маск. З тих пір він розробив дві ракети багаторазового використання, Falcon 1 і Falcon 9, і космічний корабель багаторазового використання, SpaceX Dragon, здатний перевозити вантаж на низькі орбіти навколо Землі. У 2012 році «Дракон» став першим приватним кораблем, що постачав МКС.

Кінцева мета SpaceX є більш амбіційною: доставити людей на Марс. Після багаторічних чуток Маск у вересні 2016 року розкрив свої плани. Пусковою установкою буде ракета висотою 122 метри та діаметром 12 метрів, найбільша з усіх коли-небудь побудованих. Він матиме колосальні 42 метанових та рідких кисневих двигуна, що дозволить йому втричі збільшити вантажопідйомність міфічного Сатурна V від місій Аполлон. Що стосується марсіанського корабля, то він буде мати довжину 49,5 метра і діаметр 17 метрів, і він зможе перевезти до 100 людей. Він використовуватиме той самий тип двигуна, що й ракета, хоча задовольнятиметься лише дев'ятьма. На судні будуть встановлені сонячні панелі для виробництва електроенергії. SpaceX оцінює тривалість подорожі 115 днів. Ровер буде гальмувати в атмосфері Марса власними двигунами і приземлятися вертикально. Опинившись там, космонавти могли генерувати на місці паливо, необхідне для повернення. Метан отримували б шляхом змішування вуглекислого газу з атмосфери з газоподібним воднем, який є дуже легким і може потрапляти із Землі. В результаті реакції також утворюється вода, від якої кисень можна відокремити, подаючи електричний струм.

Ще є багато вільних кінців. Як і Маск до цього часу, відправка вантажника на МКС - це не те саме, що вивезти людей на Марс. Давайте також пам’ятатимемо, що SpaceX - це приватна компанія, і їй, здається, важко мати можливість самостійно протистояти цьому фараоновому плану. Хоча якщо Ілон Маск, співзасновник PayPal і Tesla Motors, щось нам показав, то це те, що він зазвичай досягає того, що задумав. Через десять років ми залишимо сумніви.

Марсіанська дієта

Існує багато інших деталей, які слід завершити в такій складній місії. Наприклад, їжа. Космонавти зможуть деякий час протриматись із запасами, які вони несуть на борту, але здається важким перевезти все необхідне, якщо місія буде продовжена. Перед будь-якою непередбаченою подією вирощування їжі на марсіанських землях може бути єдиним способом вижити.

На початку 2016 року дослідники з Перу та США розпочали проект з вивчення того, чи може картопля рости на Марсі, як у фільмі «Рятувальна місія». Чому картопля? Це одна з найпоширеніших культур, поступаючись лише пшениці, рису та кукурудзі. Він легко адаптується до найсуворіших умов і є хорошим джерелом вуглеводів, а також містить білок, вітамін С, залізо та калій. До всього цього слід додати простоту приготування: щоб з’їсти картоплю, просто нагрійте її.

Вчені зібрали грунт з перуанської пустелі Ла-Джоя і поклали в герметичну ємність. Там були відтворені екстремальні умови червоної планети: температура, атмосферний тиск і рівні кисню та вуглекислого газу. Система імітації відповідала за імітацію сонячного випромінювання, яке на Марсі становить менше половини від того, що досягає Землі. З 65 досліджених сортів картоплі лише п’ять зуміли прижитися.

Ці результати є багатообіцяючими, але ніхто не знає, як картопля відреагує на сильне ультрафіолетове випромінювання, яке є на Марсі. Грунт планети багатий перхлоратами, солями, токсичними для рослин, які слід усунути. Інший фактор, який турбує вчених, - це марсіанська гравітація (одна третина земної), хоча астронавтам МКС вже вдалося виростити салат в мікрогравітації.

журнал

До побачення ліжечко

Ще одна цікава тема - середовище проживання, де житимуть космонавти. Перші конструкції вказують на надувну конструкцію, з тією перевагою, що при спуску повітря вона майже не займає місця. Якщо ви залишаєтесь роками, а не місяцями, вам слід подумати про те, як захистити себе від небезпечного сонячного іонізуючого випромінювання. Простим способом було б будувати будинки під землею. Інтер'єр був би підготовлений таким чином, щоб його мешканці могли бути без своїх незручних космічних костюмів, костюмів, які доведеться переробляти; Нинішні призначені для роботи в космічному просторі, без гравітації, і вони занадто важкі для Марса.

Додатковою небезпекою є пил. У космонавтів на місіях «Аполлон» були проблеми з дрібним пилом, що прилягав до їх скафандрів. На Марсі це посилюється вітром, хоча це трохи більше ніж слабкий наземний вітерець, оскільки атмосфера така тонка.

НАСА також доведеться боротися з політиками, щоб отримати фінансування. Наразі йому бракує необхідного бюджету, і це має підтримку Трампа. У цьому сенсі співпраця між космічними агентствами інших країн та приватними компаніями буде ключовою, щоб повна вага місії не лягла на НАСА. Але Марс вже не міг бути пріоритетом для майбутнього президента, ставлячи весь проект під загрозу.

Будемо сподіватися, що ні, і що ця місія перша з багатьох. Пілотовані міжпланетні подорожі представлять новий крок в еволюції людини. Людина, що потрапила в пастку на Землі, ризикує знищити себе або вимерти внаслідок якоїсь катастрофи, наприклад, удару астероїда. Рано чи пізно нам доведеться мігрувати в інші світи, щоб забезпечити виживання нашого виду. У довгостроковій перспективі ми знаємо, що термін дії Сонячної системи закінчується приблизно через 5 мільярдів років, коли життєвий цикл Сонця закінчується. Марс - це лише перша зупинка справжньої подорожі: та, яка веде нас до зірок.

Більше інформації

    Рейберн, Пол, Відкриття таємниць Червоної планети, Національне географічне товариство, Іспанія, 1999.