10 проблем, которые нужно решить перед поездкой на Марс

Любой полет на Марс будет сопряжен с трудностями — но как покажет этот список, все препятствия можно будет преодолеть. Многолетний опыт космических путешествий показал, что это поле — рай для изобретателей. И они могут проделать очень и очень многое, чтобы исполнить все космические мечты человечества.

Дороговизна

Вся программа лунных высадок «Аполлон» 60-70-х годов стоила США около 25 миллиардов долларов. Большая часть этих средств была потрачена на выполнение миссий вплоть до «Аполлона-11», а после его успеха большая часть проблем, связанных с посадками на Луне, была решена. Последующие миссии, соответственно, стали дешевле. Пилотируемый полет на Марс будет стоит неизмеримо больше, во-первых, из-за космического расстояния, которое нужно будет преодолеть. Напомним, что орбита Марса весьма эксцентричная, и путь к Красной планете может быть от 58 до 402 миллионов километров.

Во-вторых, в далеком космосе может случиться что угодно, а любое незапланированное событие легко может убить человека. Как только мы покинем нашу атмосферу, Вселенная сразу попытается нас убить. И если мы отправим трех или более человек за 400 миллионов километров от нас, едва ли мы чем-то сможем им помочь. По самым оптимистичным прогнозам, в которые никто не верит, доставка одного человека на Марс обойдется в миллиард долларов. И если мировая экономика будет продолжать в том же духе, едва ли пилотируемая миссия состоится скоро. Хотя обещания, конечно, имеются.

Земные патогены

Вы никогда не задумывались о том, почему техники и ученые, работающие с космическими аппаратами и оборудованием, которое будет отправлено в космос, одеваются как хирурги в больнице? По той же причине: чтобы избежать передачи микробов. Некоторые микроорганизмы, как известно, могут выживать в условиях космоса. Deinococcus radiodurans — один из самых сложных известных нам организмов. Эта бактерия, не вирус, может выдержать 5000 грей гамма-излучения, когда 5 грей достаточно, чтобы убить взрослого человека. Единственный простой способ уничтожить бактерию — варить ее 25 минут, когда обычная ботулина умирает за 2-7 минут.

Deinococcus может быть обнаружен в испорченной еде, канализации, бытовой пыли и многих других местах. Что случится, если при полете на Марс люди отвезут бактерию в марсианскую среду? Мы не знаем, есть ли жизнь на Марсе, но ответ на этот вопрос вполне может быть положительным. И она, скорее всего, микробная, никогда не видавшая земной жизни. Deinococcus не причиняет вреда человеку, но, вполне возможно, будет катастрофой для внеземной жизни. По этой причине критики крайне остро воспринимают вопрос отправки человека на планету, на которой может гнездиться жизнь. Этот вопрос тоже нужно будет решить.

Метод передвижения

На сегодняшний день вся наша деятельность в космосе осуществляется с помощью ракет. Нам нужно покинуть Землю на скорости 11,2 км/с. Это примерно 40 000 километров в час. Самая быстрая пуля движется со скоростью примерно 5000 км/ч. Единственный способ вывести объект из гравитационного поля Земли, который мы знаем, — это установить его на вершине бомбы, которую мы хорошо контролируем.

Топливо, которое требовалось для вывода космических шаттлов на орбиту, весило настолько много, что бедствий с участием этих летательных аппаратов было на удивление мало, что можно считать чудом. Но ладно, дело не в опасности, а в том, что ракетная техника неэффективна в принципе.

В большинстве научно-фантастических историй и фильмов выход на орбиту Земли и за ее пределами осуществляется немного другими средствами, которые редко объясняются, потому что у нас пока нет полного понимания другого метода движения, кроме как реактивного, как у ракет. Почти все транспортные средства, включая самолеты, движутся с использованием внутреннего сгорания, то есть сжигания топлива. Но без кислорода, как мы знаем, ничто не горит, поэтому большинство современных самолетов не может вылетать за пределы нашей атмосферы.

Ученые напряженно работают, пытаясь изобрести альтернативные методы движения, которые не требуют горения. Нам здорово бы помогла антигравитация. В каких-нибудь «Звездных войнах» корабли просто отрываются от земли и летят в космос. Это было бы здорово в нашей поездке на Марс.

Клаустрофобия

Можете назвать это «синдромом отшельника». Нам сложно оставаться с кем-то в автомобиле по дороге в 350 километров. А теперь представьте себе жизнь в условиях командного модуля «Аполлона» в течение 8 месяцев. И опять, спустя несколько дней, даже месяца невероятных экскурсий по Марсу, путь домой в течение 8 месяцев взаперти с кем-либо не выглядит особо приятным.

Возможно, предыдущий пункт стал бы хорошим решением по борьбе с так называемой космической деменцией. Но пока единственный способ избежать ее — это не дать космонавтам замкнуться в себе. Основная причина того, что в космосе не было ни одного преступления с применением насилия на сегодняшний день, имеет два аспекта: в первую очередь, космические полеты были короткими. Самое долгое пребывание в космосе в течение 437,7 дней перенес Валерий Поляков, с 1994 по 1995 годы. Физически один он был 258 дней, но все это время с ним поддерживал связь центр управления полетами и было проведено 25 научных экспериментов за этот период. То есть, по сути, в одиночестве космонавта никто не оставлял.

На орбите Поляков оставался так долго, чтобы доказать, что можно сохранить здоровую психику в течение всего срока пилотируемого полета на Марс — и когда он высадился на Земле, настаивал на этом. Но психологи отметили дефицит в эмоциональном состоянии космонавта и общее настроение. Он был более угрюмым, чем обычно, и его легко раздражали простые вопросы.

Теперь примем во внимание тот факт, что интервалы связи на пути к Марсу будут постепенно увеличиваться. Чтобы добраться до орбиты Марса, радиосигналам, идущим со скоростью света, понадобится около 22 минут. Эмоциональное общение с интервалом в 20 минут между фразами просто невозможно. А команда вполне может устать от компании по пути на Марс. Возвращение может стать ужасом для всех. Космические программы подключают психологов, которые подбирают членов команды на основе того, как легко они могут ужиться друг с другом.

Скафандр

Основным требованием для скафандра является повышенное давление, так как без него человек раздуется почти в два раза и станет «бодибилдером». Смерть в космосе может наступить вовсе не потому, что кровь замерзнет или вскипит, как многие думают, а просто легкие лопнут, как воздушный шар. Если вы не задержите дыхание, в течение 15 секунд начнется удушье, а через минуту вы умрете. Почти все скафандры — от гагаринского СК-1 до современных — раздуваются и обеспечивают давление в костюме.

Работают такие скафандр хорошо, но космонавты редко остаются в космосе надолго. Костюмы эти громоздкие, нескладные и не предоставляют большую свободу для передвижения. На Луне астронавты обнаружили, что передвигаться в условиях лунной микрогравитации лучше скачками, полупрыжками. Но на Марсе гравитация меньше двух пятых земной, поэтому передвигаться на этой планете в земном стиле будет полегче. Мы не можем точно воспроизвести эту гравитацию на Земле: вода обеспечивает достаточную степень невесомости, но замедляет движение конечностей.

Для марсианских экскурсий нам нужен облегающий костюм, противоположность раздутого. Вместо того чтобы создавать давление в костюме, скафандр будет оказывать давление на само тело, сжимая его в жесткой упругой оболочке, покрывающей все, кроме горла и головы. Такой костюм может весить килограмм или два, но не 90, вроде тех A7L, что носили Нил Армстронг и Базз Олдрин на Луне. Недостаток облегающего костюма в том, что он вызывает дискомфорт в паху мужчин и груди женщин. Также он должен включать в себя способность охлаждения.

Искусственная гравитация

Невесомость, или микрогравитация, представляет серьезную проблему для долгосрочного пребывания в космосе. Наше тело создано для службы на Земле с гравитационной силой 1, в то время как Юпитер, например, обладает гравитационной силой 2,528. В невесомости на орбите или в ходе космического путешествия человеческое тело будет подвергаться атрофии мышц и потере костной массы. Чтобы бороться с этими эффектами, астронавтам придется тренироваться по 4-5 часов в день, и для этого нужна масса, которая в условиях невесомости «не работает». Тренажеры на пружинах могут помочь, но ненадолго.

Самым известным примером искусственной гравитации является центробежная сила. Космический корабль должен быть оснащен массивной центрифугой, вращающимся кольцом. Эти проекты пользуются популярностью в научно-фантастических фильмах. Астронавт может ходить по стене центрифуги как по полу. Но пока нет летательных аппаратов, оснащенных такой центрифугой, хотя некоторые конструкции находятся на рассмотрении.

Астронавты, которые возвращаются на Землю спустя всего 2 месяца на орбите, уже не могут стоять дольше 5 минут и должны кататься в кресле, пока их тела снова не адаптируются к земной гравитации. Влияние на тело астронавта за 8 месяцев от Земли до Марса будет ужасным: он будет терять 1% скелетной массы в месяц, а сразу после приземления на Красную планету ему придется серьезно трудиться и проводить научные исследования в условиях гравитации 2/5 от земной. Потом астронавт полетит домой.

Один из методов создания мнимой гравитации — простой магнетизм, но магнитные ботинки просто будут удерживать ноги на поверхности, не притягивая тело вообще, поэтому атрофия и остеопения будут сохраняться без изменений.

Марсианские патогены

Есть вы знакомы с творчеством Герберта Уэллса, в частности с романом «Война миров», вы должны знать, что марсиан победила не комбинированная военная мощь человечества, а «мельчайшие организмы, которые Бог в Своей мудрости поселил на Земле». Но если мы отправимся на Марс и хотим вернуться в целости и сохранности, мы можем столкнуться с марсианской проблемой, описанной Уэллсом, но уже по отношению к нам.

Марс вполне может питать жизнь, и если это так, нам стоит быть крайне осторожными. Простейшие формы жизни зачастую наиболее опасны. Если марсианская жизнь окажется плачевно восприимчивой к нашим патогенам, мы тоже можем быть восприимчивы к ней. Инопланетная жизнь может миллиардами лет находиться в анабиозе и расцвести в своей любимой среде, которая находится не на внешней стороне скафандров, космического корабля, оборудования, а рядом с нами.

Один марсианский патоген, или возбудитель болезни, может вызвать глобальную пандемию, которая убьет абсолютно все на Земле. Для борьбы с этим астронавты «Аполлонов» номер 11, 12 и 14 были помещены в 21-дневный карантин, прежде чем было доказано, что Луна лишена какой-либо жизни. Но на Луне нет атмосферы, а на Марсе она есть, хотя намного тоньше земной и с другим содержанием газов. Первые астронавты, посетившие Марс, должны будут помещены в карантин, причем надолго, по их возвращению. И опять же, как мы убьем микробов, которые прилетят с ними?

Космический корабль

В настоящее время у нас есть много космических аппаратов, способных достигать Марса без повреждений и выполнять свои роботизированные обязанности — но когда мы добавляем человеческие жизни в уравнение, число обязательств растет астрономически, простите за каламбур. Астронавтов нужно поселить в роскошную просторную капсулу на 8 месяцев заключения, предназначенную для жизни, а не выживания.

Если космонавтам понадобится еще и центрифуга для искусственной гравитации, она будет очень большой и дорогой, но самое главное — это будет крайне сложная работа для инженеров. Десятки инженеров и ученых NASA считают, что мы просто не разработали технологии, чтобы построить такой корабль. Но в ближайшие несколько десятилетий, возможно, даже до 2024 года, они вполне могут появиться.

Метеороиты

Землю бомбардирует примерно 1 септиллион метеоров, астероидов и комет каждый день. Большинство из них размером с песчинку. Объекты даже размером с фургон не достигнут поверхности. Но у Луны нет атмосферы, чтобы сжечь их, и хотя она имеет гораздо меньшую площадь поверхности, вам стоит всего лишь взглянуть на ее крупный план, чтобы получить представление о том, как она страдает от мусора. Атмосфера действует как мусоросжигательный завод, избавляясь от большей части этих камней, металла и льда, но в глубоком космосе, за миллионы километров от Земли, нет никакой атмосферы, которая защитит космический корабль и его экипаж.

Что может случиться за время 8-месячного путешествия в глубоком космосе? Между Землей и Марсом находится огромное «ничего», кроме обломков мусора всех размеров, снующих на скорости до 50 раз быстрее, чем самая быстрая пуля. Мы можем эффективно бороться с этим, покрыв обшивку корабля армированными листами. Но ракета станет тяжелее, а значит ее тяжелее будет вывести на орбиту.

Космическое излучение

Наша атмосфера и электромагнитное поле Земли — единственная причина, по которой мы не жаримся вот в этот самый момент. Ультрафиолетовое излучение Солнца по большей части блокируется атмосферой, в то время как видимый свет беспрепятственно проходит к земле. Но в космосе это не работает. Костюмы космонавтов оснащены козырьками, спасающими от вредоносной радиации Солнца — и если они не будут прикрывать лица от прямых солнечных лучей, они ослепнут в секунды.

Ультрафиолетовое излучение было легко блокировано алюминием командных модулей программы «Аполлон», но во время поездок на Луну космонавты постоянно жаловались на внезапные, мгновенные вспышки яркого голубого или белого света. Свет не причинял астронавтам особого вреда и не вызывал боль.

Ученые выяснили, что было причиной этих «космических лучей». Это вовсе не лучи, а субатомные частицы, в основном одиночные протоны, путешествующие почти со скоростью света. Они проникают в космических корабли и технически оставляют отверстия в материале, сквозь который проходят, но не вызывают утечек, поскольку протоны меньше атомов.