Вторник, 28 мая, 2024

16+

Будут ли на Марсе яблони цвести?

Время на чтение 21 мин.

Человечество уже почти восемь миллиардов, и все идет к тому, что в перспективе нам станет тесновато на Земле. А если верить фильму «Интерстеллар», нам грозит еще и продовольственный кризис вкупе с истощением ресурсов планеты. Разумеется, кино — не научный источник информации, но чего у человечества точно не отнять, так это страсти к исследованию и покорению новых миров. Поэтому колонизация Солнечной системы, в которой мы единственный разумный вид, — это вопрос времени. И начнется процесс с ближайших к нам небесных тел — Луны и Марса. Возможна ли колонизация Марса? Нужна ли она вообще? И когда Илон Маск наконец полетит на Марс (и оставит Twitter в покое)?

Что ж нам дома не сидится?

Вопрос риторический, но похоже, что любопытство — это важное свойство человеческого рода. Однако здесь мы углубляемся в философию, а реальные причины нашего интереса к Луне и Марсу обусловлены практическими соображениями (впрочем, в отношении Марса это вопрос дискуссионный, но об этом поговорим ниже). Итак, почему же красная планета — лучшая цель для колонизации по сравнению с соседними небесными телами?

  1. На Марс проще сесть. У планеты есть атмосфера, пусть и разреженная. Она замедляет спускаемые аппараты, поэтому им не нужно тратить топливо на работу тормозных двигателей. В случае Луны или астероида космическому кораблю придется везти с собой топливо не только на взлет, но и на посадку.
  2. Марс дружелюбнее Венеры или Меркурия. Поверхность Меркурия из-за близости к Солнцу постоянно то нагревается до +430, то остывает до -190. Венера — вообще филиал ада в нашей системе. Средняя температура на ее поверхности — +462 градуса, давление в 92 раза выше земного, в атмосфере плавают облака из серной кислоты. Ни один спускаемый аппарат не проработал там дольше двух часов.
  3. Марс ближе, чем внешние планеты и их спутники. Нам было бы в некотором смысле даже проще основать постоянное поселение в гипотетическом подледном океане на Европе или Титане. Вода хорошо защищает от космической радиации, играет роль естественной теплоизоляции и дает неисчерпаемые запасы кислорода. Но лететь туда при наших скоростях придется десятилетия, а мы до сих пор не уверены, выдержит ли человек перелет хотя бы до того же Марса.

Получается, что Марс — лучший вариант по соотношению долгота перелета / условия  на поверхности. Но зачем нам туда вообще? Если Луна или какой-нибудь близкий к Земле астероид потенциально могут быть источниками полезных ископаемых, добыча которых может оказаться рентабельной (например, мы писали о том, что на Луне есть запасы гелия-3 — перспективного топлива для термоядерных реакторов), то на Марсе может не оказаться ничего. По крайней мере, пока мы не занимались изучением его недр в подобном аспекте. А если там и обнаружится что-то интересное, то его добыча и транспортировка на Землю вряд ли окажется экономически выгодной. Астроном Владимир Сурдин полагает, что колонизация Марса вообще не имеет смысла. По его мнению, было бы гораздо разумнее осваивать Сахару или Гренландию — огромные пространства, почти никак не используемые человечеством.

Разумеется, полезные ископаемые — не единственное, чем может заинтересовать нас соседняя планета. Программы колонизации Марса предусматривают создание постоянного поселения в качестве запасного варианта. Этакий Ноев ковчег позволит человечеству выжить, если на Земле произойдет какая-то глобальная катастрофа, и наш вид окажется под угрозой вымирания. Также постепенно разрастающаяся колония потенциально сможет решить проблему перенаселенности нашей планеты: «лишние люди» отправятся на Марс — если захотят, конечно.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Кадр из фильма «Интерстеллар». По сюжету, в будущем ресурсы Земли истощились, а сельское хозяйство больше не может прокормить все человечество. Изображение: kinopoisk.ru

Также Марс может стать опорным пунктом для более далеких путешествий и освоения спутников газовых гигантов или объектов пояса астероидов. Но это, пожалуй, на сегодняшний день уже совсем фантастическая перспектива.

Наконец, никто не отменял чисто научного интереса — вот только согласятся ли правительства и частные инвесторы вкладывать деньги в исследования, не сулящие выгоды?

Что убьет космонавтов?

Первое серьезное препятствие на пути к созданию марсианской колонии — это сам перелет. Стоит признать, что мы все еще не очень много знаем о том, как обеспечить безопасность космонавтов в межпланетном пространстве. Хотя с нашим уровнем развития технологий пилотируемый полет на красную планету — вполне осуществимая задача. Однако длительность путешествия на Марс — от шести до восьми месяцев, за это время может произойти все что угодно.

Научный руководитель Института космических исследований РАН Лев Зеленый считает, что основную угрозу экипажу марсианского корабля несет космическая радиация. Если экипаж МКС и космонавты, летящие в сторону Луны, защищены магнитным полем Земли, то межпланетный корабль такой защиты не имеет. Таким образом, первые марсианские исследователи будут находиться под постоянным воздействием ионизирующего излучения. По некоторым оценкам, за время полета космонавты получат дозу, сопоставимую с пятьюдесятью годами работы в урановых рудниках, — около тысячи миллизивертов. К чему это приведет? Как минимум, к существенному сокращению продолжительности жизни, увеличению риска повреждений головного мозга (на это указывает исследование, проведенное NASA), развития болезни Паркинсона и онкологических заболеваний. И это при условии, что во время полета Солнце будет спокойным. Если же разразится солнечная буря — событие, которое мы не можем прогнозировать, — есть риск того, что излучение убьет экипаж.

Однако это не единственная угроза здоровью космонавтов. Постоянная невесомость также скажется на них отрицательно. Космонавты, работающие на МКС, должны регулярно делать физические упражнения, чтобы не терять мышечную массу и костную ткань. Очевидно, что исследователям Марса придется в прямом смысле слова попотеть, чтобы добраться до планеты здоровыми.

С потом связан и еще один аспект. Решение простейших бытовых вопросов в условиях ограниченности ресурсов будет представлять сложную задачу. Как космонавты будут мыться и стирать исподнее? А ведь гигиена очень важна: проветрить космический корабль невозможно, так что плесень, бактерия или грибок, не представляющие опасности на Земле, вполне могут погубить всех в замкнутой системе корабля.

С последним аспектом связана еще одна проблема: у космонавтов не будет запасных вариантов. Если на корабле что-то выйдет из строя или один из членов экипажа серьезно заболеет, им придется справляться исключительно своими силами. Но смогут ли перед лицом опасности люди, долгое время находящиеся в замкнутом пространстве, консолидироваться? Да и вообще, как поведет себя человеческая психика? 

В опубликованном в 2015 году докладе NASA, посвященном здоровью межпланетных путешественников, признается, что по большинству факторов риска все еще нет адекватной информации. Агентство также признало, что у него нет координированного подхода к охране здоровья космонавтов, а космическая радиация всегда будет фактором, не поддающимся контролю.

В целом, по данным NASA, к Марсу были отправлены 48 миссий. Из них 27 полностью или частично провалены. Слишком большой процент риска для людей, не правда ли? Даже упоминавшийся уже большой энтузиаст полета на Марс Илон Маск в интервью признал, что первые путешественники на Марс, возможно, погибнут. А, например, Агентство по делам ислама ОАЭ запретило мусульманам участвовать в полетах на Марс, приравняв это к самоубийству. ESA в этом вопросе так же категорично: у первых колонистов практически нет шансов вернуться назад.

Про(ж)ект Марс

Создатель первый баллистических ракет и отец американской космической программы Вернер фон Браун мечтал о межпланетных полетах еще в школе. В 1930 году он поступил в Берлинский университет, а затем делал для немецкой армии знаменитые ракеты «Фау». После окончания Второй мировой войны фон Браун оказался в США, где продолжил свои исследования. В свободное время конструктор писал научно-фантастический роман о пилотируемом полете на Марс. Книга Das Marsprojekt была опубликована сперва на немецком, а в 1953 вышла и на английском. Сегодня ее вряд ли стоит рассматривать всерьез, хотя марсианского лидера в романе фон Брауна зовут Илон. В этом, конечно, увидели знак того, что еще 70 лет было предсказано появление Илона Маска и его интерес к Марсу.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Обложка англоязычного издания. Изображение: Википедия

Впрочем, фон Браун разработал и технический план полета, но только в 1962 году NASA всерьез принялось за программу освоения Марса. Был организован проект Empire, в рамках которого несколько исследовательских центров анализировали перспективу пилотируемого полета на красную планету с учетом знаний, полученных за время первых беспилотных и пилотируемых запусков в космос. Будучи директором Космического центра Маршалла — ведущего научно-исследовательского центра NASA — фон Браун предлагал после успешной реализации программы «Аполлон» заняться миссиями на Марс. Однако администрация Ричарда Никсона сделала выбор в пользу программы «Космическая транспортная система» (известная как «Спейс шаттл»), которая не предполагала межпланетных перелетов. В нее все же заложили возможность использования челноков для строительства корабля на орбите, но эти планы не были реализованы.

Следующая попытка проработать марсианскую экспедицию была сделана при Джордже Буше-старшем, но проектные затраты в 400 миллиардов долларов быстро остудили энтузиазм. Буш-младший попытался воскресить эти планы — в результате получилась программа «Созвездие». США планировали постепенно закрыть «Спейс шаттл» и выйти из сотрудничества по МКС, чтобы сосредоточить финансовые усилия на пилотируемых полетах к Луне и Марсу. Увы, администрация Барака Обамы принялась активно сокращать бюджетные расходы, включая и ассигнования для NASA. Программа «Созвездие» в значительной степени пошла под нож. Однако NASA не отказывается совсем от полета на Марс. Например, ракета Space Launch System достаточно мощная для того, чтобы отправить космический корабль к нашему соседу, а пилотируемый корабль «Орион» способен доставить туда астронавтов.  В 2015 году NASA опубликовала (pdf) NASA’s Journey to Mars: Pioneering Next Steps in Space Exploration — новый план подготовки марсианского полета. По планам, миссия состоится в 2030-х годах.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Марсоход Perseverance работает на поверхности Марса. Фото: nasa.gov

Разумеется, СССР двигался по космическим планам параллельным курсом. Еще в 1959 году, всего через два года после запуска первого искусственного спутника Земли, в ОКБ-1, которым руководил Сергей Королёв, начались исследования перспективного космического корабля для полета на Марс. Возглавил их конструктор Михаила Тихонравов.

Первый проект носил название «Марсианский пилотируемый комплекс». Аппарат массой 1630 тонн (для сравнения, масса МКС — около 420 тонн) должны были собирать на орбите, а продолжительность миссии оценивалась в 2,5 года. Разумеется, этот проект был неосуществим, а вот следующие оказались более реальными.

Разработкой «Тяжелого межпланетного корабля» занялись сразу две инженерные группы — под руководством Глеба Максимова и Константина Феоктистова. Первый проект не предполагал высадки на Марс. Трехместный космический корабль должен был выводиться на орбиту сверхтяжелой ракетой Н-1, а затем скорректировать орбиту собственным разгонным блоком. После этого разворачивались бы солнечные батареи для питания энергетических систем. Второй проект уже предполагал наличие спускаемых аппаратов. Чтобы уменьшить стартовую массу, корабль планировали оснастить электрическим ракетным двигателем и ядерным реактором мощностью 15 мегаватт.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Тяжелый межпланетный корабль. Изображение: Википедия

В те годы оптимизм и вера в прогресс были столь велики, что в 1960 году ЦК КПСС назначил старт марсианской миссии на 8 июня 1971 года — время, когда проходил парад планет, и расстояние между Землей и Марсом сокращалось до минимума. Вернуться космонавты должны были через три года. Однако уже в 1961 году ЦК КПСС передумал: новое постановление переориентировало усилия космической отрасли на военные задачи. Холодная война разворачивалась на Земле, а не на Луне, Венере или Марсе.

Впрочем, многое изменил полет американцев на Луну. В 1969 году СССР проиграл очередной этап космической гонки, и освоение Марса опять стало актуальным. Новая советская программа освоения Марса получила название «Аэлита», а полет назначили на 1985 год. Однако в 1974-м был закрыт проект сверхтяжелой ракеты-носителя Н-1, а без нее старт к соседней планете оказался невозможным.

После распада СССР земные проблемы стали сильно актуальнее космических. Лишь в 2000-х российская космонавтика вновь получила деньги на исследования. В частности, в 2011 году была запущена межпланетная станция «Фобос-грунт», однако ей не удалось выйти за пределы земной орбиты.

В контексте освоения Марса интересны эксперименты, которые проводятся в Институте медико-биологических проблем Российской академии наук. Там оборудована уникальная установка, позволяющая имитировать долгосрочный космический полет. Так, в 2007–2011 годах состоялся эксперимент «Марс-500». На третьем этапе шестеро добровольцев в течение 520 суток находились в замкнутом пространстве. Условия были максимально приближены к полету на Марс и возвращению на Землю. Продолжением стала серия экспериментов SIRIUS. Ученые исследовали психологические и медико-биологические аспекты долгосрочных космических полетов.

Что касается реализации российской программы освоения Марса, то в ближайших планах она не значится. В 2018 году тогдашний генеральный директор Роскосмоса Игорь Комаров говорил, что Марс окажется в фокусе внимания только после реализации лунной программы, а значит, не раньше начала 2030-х.

В последнее время Китай активно заявляет о себе как о космической державе — и, разумеется, китайская программа освоения Марса уже вынашивается в Поднебесной. Хотя первый зонд для исследования планеты «Инхо-1» потерпел крушение вместе с «Фобос-грунтом», в июле 2020-го Китай запустил еще одну станцию — «Тяньвэнь-1» с марсоходом «Чжужун» на борту. В феврале 2021 года зонд достиг Марса, а спускаемый аппарат совершил посадку на Равнине Утопия. Марсоход все еще работает на планете, но это не точно: кажется, «Чжужун» так и не вышел из спячки.

Уже в 2033 году Китай запланировал отправку на Марс пилотируемой миссии, а всего программа предусматривает пять пилотируемых полетов до 2043 года включительно. До этого страна планирует привезти образцы почвы с планеты (до конца 2030 года) и отправить туда роботизированные аппараты для того, чтобы исследовать перспективные места посадки и построить инфраструктуру для добычи ресурсов. В более далекой перспективе Китай планирует создание нескольких космических станций между Землей и Марсом для того, чтобы сократить время в пути, сделать перелет безопаснее и в итоге превратить межпланетное путешествие в рутину.

Разумеется, помимо государственных космических агентств в сторону Марса смотрят и частные компании. Правда, эти инициативы скорее поднимают шум в медиа, нежели в действительности способствуют освоению Марса.

Так, в 2011 году нидерландский инженер Бас Лансдорп объявил о старте проекта Mars One, реализация которого планировалась на 2011–2029 годы. Уже в 2016 году (позднее срок был сдвинут на четыре года) стартап собирался снарядить демонстрационную миссию, а в 2024-м отправить грузы для будущей марсианской базы. В 2027-м первый экипаж из четырех человек должен был высадиться на Марс. Далее запуски планировались каждые два года, а к 2035 году постоянное население красной планеты должно было достигнуть 20 человек. Mars One даже начал прием заявок в первый экипаж, но, увы, в 2019 году швейцарский суд признал компанию банкротом. Впрочем, есть мнение, что проект изначально был неосуществим.

Первый космический турист Деннис Тито также отметился на марсианском поприще. Его некоммерческая инициатива Inspiration Mars Foundation, основанная в 2013 году, заявила о намерении отправить первый экипаж уже в 2018 году, поскольку расположение планет в то время позволяло завершить миссию всего за 501 день. По планам, космический корабль должен был только облететь Марс и вернуться обратно. Хотя Тито собирался вложить в проект 100 миллионов собственных денег, ни NASA, ни другие инвесторы им не заинтересовались, так что инициатива благополучно заглохла.

Разумеется, самый громкий частный проект в обсуждаемой сфере — это SpaceX. Собственно, космическая компания и началась с мечты Илона Маска о колонизации Марса. Вообще-то, сначала миллиардер хотел построить на красной планете теплицу (проект назывался Mars Oasis). Но оказалось, что доставить ее на Марс невозможно, ведь нет подходящих ракет. Маск не стал ждать милости от других, а основал компанию, которая построит ему носитель. В 2014 году SpaceX заявляла, что полет на Марс состоится в 2026 году — почти на десятилетие раньше NASA. Однако теперь эти планы выглядят чересчур оптимистично и очевидно не реализуются. Впрочем, на пути к красной планете SpaceX совершила много технологических прорывов, в том числе стала первой частной компанией, которая начала совершать регулярные полеты к МКС.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Космический корабль SpaceX на подлете к Марсу. Изображение: flickr.com/SpaceX

Прилетели. А дальше что?

Допустим, нам удалось преодолеть все опасности и разрешить все трудности, и мы попали на Марс. Планета большая — куда же нам садиться? Тут можно руководствоваться разными соображениями, каждое из которых имеет плюсы и минусы.

С одной стороны, если расположить базу на экваторе, то спускаемому аппарату будет проще взлетать с поверхности Марса. Кроме того, имеет смысл обустроиться в низменностях. Например, во впадине Эллада глубиной восемь километров минимальный уровень космического излучения и максимальное давление на планете. А в долине Маринера — наибольшая минимальная температура. С другой стороны, вода на планете, насколько мы знаем, сосредоточена в полярных шапках, а обеспечение водой — одна из первоочередных задач, которую предстоит решить первым марсианским поселенцам. Кроме того, чек-лист включает следующие проблемы:

  • обеспечение базы энергией;
  • строительство надежных укрытий для экипажа;
  • синтез кислорода;
  • производство продуктов питания;
  • производство топлива;
  • организация связи как на Марсе, так и с Землей.

В принципе, решение каждой из этих задач по силам современным технологиям. У нас уже есть достаточно компактные для полета на другую планету ядерные реакторы (такой, например, показала не так давно Rolls-Royce), а солнечные батареи стали очень эффективными. Конструкции, напечатанные на 3D-принтере, перестали быть чем-то необычным. Вода на Марсе точно есть, а кислород можно синтезировать из углекислого газа (из него по большей части состоит атмосфера планеты). Если оснастить спускаемый аппарат метановыми двигателями, то и топливом его обеспечат ресурсы Марса: метан синтезируется из углекислого газа и воды.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
В фильме «Марсианин», снятом по книге Энди Вейера, ботаник Марк Уотни вынужден выживать в услових ограниченных ресурсов. Например, он сажает картофель в марсианский грунт. Что-то подобное придется делать и настоящим колонистам. Изображение: kinopoisk.ru

Если все эти проблемы будут решены, то марсианская база имеет все шансы превратиться в колонию. Сложно сказать, сколько найдется желающих переселиться на другую планету, но такие люди точно будут.

Фантазируя дальше, можно помечтать и о терраформировании Марса. Если все сказанное выше по силам человечеству на текущем этапе развития, то сейчас мы вторгаемся в область пусть и научной, но все же фантастики. Цель терраформирования — изменить условия на планете таким образом, чтобы сделать их приемлемыми для человека. Стоит отметить, что принципиальная возможность создания с нуля целой планетарной биосферы не доказана. Хотя Марс максимально похож на Землю, у него слабая гравитация, отсутствует магнитосфера и очень разреженная атмосфера. Однако Марс, видимо, находится в пределах зоны обитаемости, а значит, жизнь на нем может существовать (а может быть, когда-то существовала или существует). Последнее обстоятельство порождает этический спор: если на Марсе живут какие-то микроорганизмы, которые мы еще не обнаружили, насколько этично будет терраформирование, которое, вероятно, их убьет?

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Возможные виды Марса на разных стадия терраформирования. Фото: Википедия

Но отбросим скептицизм: каким образом можно терраформировать целую планету? Например, Илон Маск предлагает взрывать атомные бомбы. Миллиардер полагает, что если каждые несколько секунд осуществлять ядерные взрывы над поверхностью планеты, это нагреет поверхность планеты, высвободит находящийся в риголите углекислый газ и приведет к парниковому эффекту. Проблема метода в том, что взрывы ядерных бомб — это обычно не то, что приводит к позитивным последствиям. У Марса слабые гравитация и магнитное поле. Даже если углекислый газ высвободится, он сравнительно быстро улетит в космос. И что, готовим новые бомбы?

Работающий над миссией по исследованию климатической истории Марса MAVEN Майкл Чаффин полагает, что нам нужно сделать атмосферу соседа похожей на земную. Она должна быть толще! Если бы смогли переместить часть парниковых газов с Земли на Марс, то убили бы сразу двух зайцев: уменьшили бы парниковый эффект на нашей планете и создали бы его на соседней. А дальше свое дело сделало бы Солнце: задерживаясь, его лучи нагрели бы планету, наполнив ее поверхность жидкой водой. Ну а лет через сто марсианин сможет высаживать картошку в открытый грунт. Зеленые насаждения стали бы поглощать CO2 и вырабатывать кислород. Через тысячи лет Марс станет пригодным для проживания.

<strong>Будут ли на Марсе яблони цвести?</strong>
Зонд MAVEN — Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN — на орбите Марса. Аппарат изучает современное состояние атмосферы и ее историю, в первую очередь — причины и скорость потери воздушной оболочки планеты. Изображение: nasa.gov

Остаются, конечно, многие другие проблемы. Марсианский грунт беден питательными веществами, так что на планету придется везти тонны удобрений. В любом случае, это вопросы не ближайших десятилетий, а скорее столетий.

Дело послезавтрашнего дня

Марс, кажется, всегда будоражил человечество больше, чем другие планеты. В конце XIX века большую популярность обрела идея «марсианских каналов», увиденных итальянским астрономом Джованни Скиапарелли, которые посчитали признаком существования на планете развитой цивилизации. После этого мир захлестнула волна произведений вроде «Войны миров» Герберта Уэллса, а серьезные инженеры и исследователи прорабатывали возможные планы полета на Марс. С тех пор мы узнали очень много и о самой планете (в частности, каналов там нет, а есть русла высохших рек и несовершенство оптических приборов прошлого), и о трудностях космических полетов — и это, судя по всему, значительно охладило наш пыл.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь