Какова цена билета на Марс? И почему это не просто космическая одиссея
Наука против фантазии
Большие стеклянные купола посреди марсианской равнины, соединенные проходами, солнечные панели, огромные теплицы с овощами и фруктами, роботизированные заводы и шахты в пригородах. Так видят марсианский город будущего создатели фантастических фильмов, писатели и дизайнеры-футуристы. А ученые-реалисты утверждают, что жизнь землян на Марсе скорее будет похожа на каменный век человечества, и жилищами их станут пещеры.
В фильме «Марсианин» герой Мэта Дэймона смог семь месяцев в одиночку продержаться на Красной планете. И даже выращивал там картошку. Выжил бы Уотни на Марсе в реальности?
На самом деле вырастить корнеплод на Марсе невозможно. Во-первых консистенция местного грунта — наша земная глина. Во-вторых она содержит ядовитые вещества — перхлораты, что делает продукт, выращенный в ней, совершенно непригодным в пищу. В-третьих, средняя температура на Марсе — минус 60 ℃. Какое тут сельское хозяйство!
Однако ученые надеются, что человек полетит на Марс уже в 2030-х годах. Честолюбивые планы строят США, Китай и Россия. У нас даже был создан проект Марс-500, во время которого шесть добровольцев находились в замкнутом комплексе 519 дней. Условия были максимально приближены к реальному пилотируемому полету на Марс, c выходом на планету в скафандрах и возвращением на Землю. В рамках эксперимента миссия завершилась успешно. Но в жестких условиях открытого космоса все может пойти совсем по другому сценарию.
Первая угроза: радиация от солнечных вспышек.
Во время полета на Луну в 1969 году американские астронавты чудом разминулись со смертоносным потоком протонов. До Марса лететь 5–7 месяцев. Риски стать жертвой солнечных бурь у космических путешественников возрастают многократно.
Вторая угроза: галактические лучи — постоянный поток космической радиации.
На Земле мы его не ощущаем. Ведь магнитное поле нашей планеты отклоняет большинство заряженных частиц. А те что проходят — подавляются атмосферой. Такая вот двойная защита. Под ней находится и Международная космическая станция. Она движется по низкой околоземной орбите. Корпус МКС также помогает защитить членов экипажа от радиации. Но этой защиты не хватит, чтобы долететь до Марса. Исходя из этой амбициозной задачи и разрабатывался проект Starship.
Земля – Марс
Starship — самая инновационная ракета-гигант, с первыми в истории метановыми двигателями закрытого цикла производства Space X. По крайней мере так планировалось. Обе ее части были изготовлены из жаропрочной стали диаметром девять метров, а грузоподъемность составила 150 тонн. Для сравнения — предел аналогичного российского космического грузовика Протон-М — пока лишь 22 тонны. Проблема в том, что сейчас все корабли ограничены запасом топлива, которое у них остается после выхода на орбиту. Задача, поставленная инженерам Илоном Маском — сделать возможным орбитальную дозаправку прямо в космосе. По его идее на Марс должны будут полететь сразу три «Starship». В одном — астронавты, а два других станут носителями топлива.
Впрочем, пока сверхтяжелая ракета Маска улетела недалеко. Первый запуск окончился неудачей. Почему так произошло?
Вдобавок, Маск почему-то решил не усиливать радиационную защиту астронавтов на Марсе, предполагая, что жить они будут на борту «примарсившегося» судна. Заметим, что по данным марсохода Curiosity, уровень радиации на Красной планете в 72 раза выше, чем на Земле. Ведь у Марса нет магнитного поля.
Российская разработка — проект по созданию ядерного буксира «Зевс», созданная еще в 2010 году, была и остается чуть ли не единственной реально осуществимой надеждой мировой космонавтики. По замыслу конструкторов компактный ядерный реактор мощностью 1 мегаватт будет питать плазменные двигатели. Добраться до Марса быстрее «Starship» он не сможет из-за долгого разгона, зато осуществит полет туда и обратно без дозаправки, да еще и захватит с собой в качестве буксира корабль с астронавтами, грузовик с припасами и даже полностью автономные жилые модули.
И это уже реальный способ создать транспортную систему Земля—Марс, чтобы обеспечить космонавтов всем необходимым для выживания. Технология у России есть. Но и здесь все упирается в финансы. Ядерный буксир стоит примерно триллион рублей — против американского проекта за триллион долларов. Проектировать жилые модули предполагается по аналогии с МКС. Причем на Марсе обеспечить станцию кислородом будет даже проще, добывая кислород путем переработки местной атмосферы, почти на 96% состоящей из углекислого газа.
Хорошо, предположим, до Марса мы долетели. Что дальше?
10 проблем колонизаторов Марса
Проблема №1: холод
Летним днем у марсианского экватора воздух иногда прогревается до +20 °С. Но в ночное время может похолодать аж до -73 °С. Поэтому исследователи считают, что лучшее место для лагеря на Марсе — вблизи полюсов планеты.
Проблема № 2: кислород
Еще в космических разработках СССР предлагалось использовать в качестве «генератора» кислорода водоросль хлореллу. А недавно на марсоходе «Perseverance» успешно испытали девайс под названием MOXIE. Прибор создает кислород по принципу дерева — вдыхает углекислый газ, а выдыхает кислород. Если масштабировать эти технологии, обитатели марсианской станции смогут дышать полной грудью.
Проблема №3: вода
Чтобы выжить, покорителям космоса понадобится много воды, перевезти необходимое ее количество возможности нет, придется топить марсианский лед.
Проблема №4: плотный грунт
Прибор зонда NASA InSight смог пробурить поверхность Марса всего лишь на пару сантиметров из намеченных пяти метров, а сам модуль с говорящим названием «Крот» попросту застрял в грунте.
Проблема №5: стройматериалы
В Массачусетском технологическом институте создали роботизированный 3D-принтер, который по задумке разработчиков сможет построить базу на Марсе из подручных материалов. Но — пока только в перспективе.
Проблема №6: сложности дистанционного управления
Автоматические аппараты уже работают на Марсе. Но марсоход Curiosity в роботизированном режиме может проехать всего сотню метров, а потом останавливается и ждет ежесуточного набора команд с Земли. Сеансы связи идут с задержкой до 22 минут, в зависимости от положения Красной планеты. Так что питать надежды на строительные работы силами управляемых с Земли автоматов пока не приходится.
Проблема №7: радиация
Изучение марсианских пещер чрезвычайно важно для колонизации планеты — это фактически готовые дома, каменные своды которых способны надежно защитить поселенцев от радиации и холода снаружи. Нужно просто создать герметичные входы по аналогии с автономными подземными убежищами, возводимыми человечеством на случай ядерной войны и прочих сценариев апокалипсиса.
Кстати, чайный гриб способен выжить в открытом космосе. Международная команда ученых полтора года выращивала его на внешней стороне МКС и благополучно вернула на Землю, придя к выводу, что содержащаяся в камбуче бактериальная целлюлоза отвечает за выживание микроорганизмов во внеземных условиях. Следовательно, на ее основе можно будет делать защитный слой на предметах, необходимых колонизаторам космоса. Например, защищать от радиации купола будущего марсианского города.
Проблема №8: гравитация
Гравитация на Марсе в три раза меньше, чем на Земле. Человек, который весит 90 килограммов, почувствует себя на 30! И освоителям планеты сложно будет неустанно работать, постоянно подскакивая.
Проблема №9: где взять электроэнергию
Конечно, построить город Солнца на Марсе проблематично — поток солнечной энергии на Красной планете составляет всего 40 % от земного уровня, а ветра в привычном нам понимании нет вообще. Из-за малой плотности марсианской атмосферы пылевые бури до 100 м/сек абсолютно не опасны и не способны перевернуть и лист бумаги.
Решить проблему способен радиоизотопный тepмoэлeктpичecкий гeнepaтop — некая супермощная aтoмнaя бaтapeйкa, способная обеспечить марсианские пещеры необходимыми системами жизнеобеспечения. Это компактный источник энергии, способный работать долгие годы без дозаправки, которым нужно будет оснастить каждую жилую пещеру.
Проблема №9: пища
Тем, кто отправится осваивать Красную планету, придется научиться получать пищу, не выходя из пещеры. В 2019 году, ориентируясь на предстоящие миссии на Марс, NASA вернулось к идее разработки биореактора, работающего на особых бактериях — гидрогенотрофах, которые могут поглощать выдыхаемый космонавтами воздух и производить из него белок. Есть и радикальные мнения: некоторые ученые предрекают колонизаторам других планет каннибализм.
Проблема № 10: сельское хозяйство
Выращивать привычные нам овощи и фрукты в условиях марсианской пещеры будет проблематично, даже обустроив под землей фермы с гидропоникой и ультрафиолетовыми лампами, так как растениям понадобится много места, энергии и удобрений. Скорее всего колонизаторам придется сделать ставку на водоросли.
Хлорелла хороша и как источник питания, почти половину веса водоросли составляют белки, в два раза больше, чем в лучших сортах пшеницы. Также «зеленый хлеб» может похвастаться почти полным комплексом витаминов. Да еще и для роста хлорелле нужна лишь пара маломощных светодиодов: синего и красного цветов. Подобные фотобиореакторы сейчас проектируют, например, в красноярском Институте биофизики СО РАН совместно с Китайским космическим управлением. Правда на вкус хлорелла напоминает слизь, но как добавка к рациону, в отсутствии конкуренции, может стать гастрономическим марсианским хитом. Здесь мы писали о других продуктах будущего, которые могут спасти человечеству жизнь.
Будет ли жизнь на Марсе: три сценария и все плохие
Предполагается, что первая миссия продлится 22 месяца, после которых команда вернется на корабль и поднимется на орбиту, откуда ядерный буксир, доставит их корабль к Земле. Для создания условий для первого марсианского поселения землянам таких рейдов понадобиться десятки, а то и сотни. Однако оптимист Илон Маск считает, что переселение миллиона первопроходцев станет возможным уже к 2054 году.
Вполне возможно, что людям удастся создать на Красной планете пригодную для дыхания атмосферу, моря, флору и фауну — научно этот процесс называется терраформированием. И предлагает его снова тот же Илон Маск, правда весьма кардинальным методом, за который его американская пресса уже окрестила суперзлодеем.
Итак...
Идея №1. Маск предлагает сбросить на полюса Марса десять тысяч… ядерных бомб
Они, по задумке миллиардера вызовут парниковый эффект, что постепенно сделает Марс пригодным для жизни.
Мало того, что это само по себе звучит чудовищно, так еще и не даст ожидаемого эффекта. Оценив запасы ледниковых шапок Марса, ученые пришли к выводу, что даже если они одномоментно испарятся — атмосферное давление на планете составит всего до 1,2 % от земного.
Есть и другой сценарий. Правда, не более гуманный.
Идея №2. Предполагается, что в будущем технологии позволят управлять кометами и направлять их на Марс
Одно такое столкновение будет эквивалентно взрыву миллионов ядерных бомб.
Но, если на Марсе уже будут жить люди, взрывы больших комет сотрут их колонии в порошок, а атмосфера улетучится в космос. Ведь на Земле она стабильная, так как пополняется парниковыми газами за счет вулканической активности.
Идея №3. Пробудить огромные вулканы Марса
Самый главный Олимп — высотой более 21 км. Это два с половиной Эвереста. А поможет нам карликовая планета Церера в главном поясе астероидов. Если мы сможем отбуксировать ее к Марсу, то она начнет оказывать на него гравитационное воздействие, что и разбудит уснувшие недра Красной планеты. Углекислый газ и водяной пар повысят ее температуру и вызовут парниковый эффект.
Наполнить непригодную для дыхания атмосферу кислородом помогут фотосинтезирующие бактерии, водоросли и растения. Но это вопрос даже не сотен, а тысяч, или даже десятков тысяч лет.
Как будет выглядеть марсианин
Жизнь в пещерах, атаки комет и извержения вулканов — смогут ли все это пережить первые поселенцы Марса? И если после всего этого хоть часть их них останется в живых, то насколько изменится их облик, походка и поведение?
Метаморфоза 1: изменение костей и плотности тела
Пониженная гравитация приведет и к изменениям в костной структуре. За 2–3 года на Марсе кости человека будут «таять» со скоростью 2% в месяц. С учетом адаптации, кости начнут уплотняться, и люди превратятся в крепеньких коротышек. А по мнению палеоантрополога Мэтью Скиннера из Кентского университета, вследствие ослабленной гравитации людям придется учиться хватать окружающее предметы, поэтому «марсиан» ждет еще и удлинение рук, а для устойчивости большой палец на ноге уйдет в сторону. Малая гравитация снизит и физические нагрузки, что уменьшит траты калорий, и соответственно, потребление пищи — тела станут стройнее.
Метаморфоза 2: слабое сердце
Гравитация повлияет и на сердце. Для поддержания жизни сердечной мышце уже не нужно будет так интенсивно сокращаться, чтобы гонять кровь, поэтому сердце марсианина станет «слабее» по сравнению с сердцем землянина.
Метаморфоза 3: оволосение
В марсианских жилищах наверняка будут вечно экономить тепло, поэтому скорее всего колонисты снова обрастут шерстью.
Метаморфоза 4: расовое расслоение
Наверняка кто-то не захочет покидать обжитые пещеры. Это разделит колонию марсиан на расы. Обитатели пещер, не видящие солнца, останутся бледными, а те, кто выйдет на поверхность, станут чернокожими, так как коже придется защищаться от агрессивного воздействия марсианского ультрафиолета. Это если организм начнет вырабатывать в больших количествах эумеланин — разновидность меланина. А если в ход пойдут другие защитные пигменты — кожа марсиан станет ярко-оранжевой.
Метаморфоза 5: слабый иммунитет
Увидеть «морковных» марсиан земляне вряд-ли когда-либо смогут, так как прилетать на нашу планету марсианам будет небезопасно из-за большого количества бактерий и вирусов нашей планеты и земной гравитации, к которой они будут совершенно не приспособлены.
Вы все еще хотите на Марс?
Подготовлено по материалам программы «Что будет, если...» канала «Наука».
