Как готовится колонизация Марса
Колонизация Марса под силу самым развитым космическим державам и большим космическим агентствам. В первую очередь это США, его агентство NASA, которое активно сотрудничает с Европейским космическим агентством (ESA). Помимо государственной марсианской программы США, существует еще и частная, которую намерена реализовать SpaceX. Глава этой компании Илон Маск объявил о планах осуществить посадку корабля «Дракон» на поверхность Красной планеты в 2018 году, а уже в 2026 году отправить туда людей.
Юрий Караш, член-корр. Российской академии космонавтики, Взгляд, 20.06.2016
Успехи России в марсианских программах значительно скромнее. Россия могла бы продвинуться больше при условии сотрудничества с NASA и ESA. Но с учетом агрессивной внешней политики России (оккупации Крыма, войны против Украины на Донбассе, войны в Сирии), США и ЕС минимизируют сотрудничество с ней в марсианской программе.
Некоторые шаги в изучении Марса предприняты также Китаем и Индией. Однако они еще меньше приблизились к колонизации. Первая китайская марсианская межпланетная станция «Инхо-1», которая должна была стать искусственным спутником Марса, была запущена и затем упала в океан вместе с российской АМС «Фобос-Грунт» в 2011 г. Вокруг Марса по орбите искусственного спутника летает индийская орбитальная станция Мангальян.
Программа NASA и ESA
С 2021 по 2025 год планируется как минимум пять пилотируемых миссий в окололунное пространство, включая «поимку» и исследование астероида. В 2033 году астронавты должны достичь Фобоса, а в 2039 году впервые ступить на поверхность Марса. В 2043 году на Марс высадится вторая экспедиция.
Как известно, для полета на Марс NASA и ESA определили шесть основных элементов:
- корабль «Орион»,
- тяжелый носитель SLS,
- жилой модуль «Трансхэб» (для полета по трассе Земля - Марс - Земля),
- посадочный модуль,
- взлетная ступень,
- солнечно-электрическая двигательная установка (SEP).
Orion и SLS
«Орион» внешне напоминает увеличенный вариант классического одноразового корабля типа «Аполлон». Иногда «Орион» в шутку называют «Аполлоном на стероидах». Новое «такси» для астронавтов НАСА будет многоразовым. Планируется использовать один и тот же спускаемый аппарат корабля до десяти раз. При этом «Орион» будет отличаться повышенной «пассажировместимостью» и сможет принять на борт до 7 человек экипажа. «Орион» будет частью межпланетного марсианского комплекса. Его системы, включая систему обеспечения жизнедеятельности (СОЖ) и защиты от радиации, будут интегрированы в комплекс, чтобы повысить его надежность. Предполагаемый ресурс «Ориона» - не менее 1000 суток. Он рассчитан на вхождение в земную атмосферу с повышенными скоростями.
Первый испытательный полет «Ориона» состоялся в автоматическом режиме в декабре 2014 года, когда он был запущен с помощью ракеты-носителя «Дельта IV Тяжелая». Следующий запланирован на сентябрь 2018 года, «Орион» (пока еще без экипажа) отправится в полет по окололунной орбите уже с помощью носителя SLS, для которого это, кстати, будет первым стартом. А первый пилотируемый полет корабля - сразу к Луне - намечен на 2021-2023 годы.
Собираться в связку элементы марсианского комплекса будут не на околоземной орбите, а в полутора миллионах километров от Земли, за обратной стороной Луны. Европейское космическое агентство (ЕКА, англ. ESA) возьмет на себя создание лунного посадочного модуля. Разрабатываются способы и методы использования подручных марсианских ресурсов (ISRU) для получения топлива и других материалов. Занятие весьма полезное, если учесть, что для 18-тонной взлетной ступени потребуется 33 тонны топлива, и НАСА намерено извлечь его из имеющихся на Красной планете углекислого газа и воды.
Возможности колонизации серьезно ограничивают объемы грузов, которые планируется доставить. Согласно одной из предварительных оценок, на поверхность Марса нужно будет доставить от 15 до 20 тонн грузов и оборудования для обеспечения первой высадки людей на его поверхность. Впрочем, представители НАСА озвучивали цифру в 30 и более тонн с учетом того, что вес одной лишь проектируемой взлетной ступени составит 18 тонн, а вес посадочного модуля - не менее 20 тонн. Для отправки данных элементов в космос потребуется не меньше 6 пусков тяжелого/сверхтяжелого носителя SLS грузоподъемностью от 70 до 130 тонн. В целях экономии времени и средств на разработку и производство этого «тяжеловоза» НАСА использовало технологии и технику, оставшиеся от шаттлов, включая двигатели, топливный бак и твердотопливные ускорители «челноков».
Для обеспечения пилотируемого «штурма» Красной планеты с 2018 по 2046 год придется запустить как минимум 41 носитель типа SLS. Не исключено, что к этому придется добавить и пуски уже эксплуатируемых носителей типа «Дельта-4» и «Атлас-5» (если последний получит американские двигатели вместо российских и все еще будет находиться в эксплуатации). Задействованы они будут в основном для запуска к Марсу и на Марс автоматических аппаратов, на которые будет возложена функция «добытчиков» научной информации в помощь пилотируемым экспедициям.
Разумеется, количество носителей и их типы могут варьироваться в зависимости от изменений, вносимых в конфигурацию марсианских пилотируемых миссий. Есть вариант, при котором потребуется всего 32 носителя типа SLS (не считая пяти для упомянутых окололунных экспедиций): десять для обеспечения пилотируемой миссии к Фобосу, двенадцать для первой высадки астронавтов на Марс и еще десять для второй.
Про остальные элементы (4 из 6-ти) расскажу позже, сейчас же коснусь нескольких моментов безопасности экипажей и обеспечения их жизнедеятельности во время полета и пребывания на Марсе.
Страхи и реальность радиационного влияния
Летающие на низкой земной орбите экипажи защищены от космической радиации магнитным полем Земли. Астронавты, направляющиеся к Луне и в особенности к Марсу, лишаются этой защиты. Однако, согласно журналу Scientific American, ссылающемуся на данные марсохода Curiosity, опасность радиации дальнего космоса не столь велика, чтобы стать препятствием на пути к осуществлению марсианской экспедиции. Так, астронавты, которые потратят 180 дней на то, чтобы добраться до Марса, столько же, чтобы вернуться с него, а также проведут 500 дней на поверхности Красной планеты, получат суммарную дозу облучения в районе 1,01 зиверта. По нормам ЕКА астронавт в ходе всех своих полетов не должен получить более одного зиверта. Эта доза, по мнению врачей, повышает риск заболевания раком на 5%. У НАСА более строгие нормы: риск заболевания раком астронавта за весь период его профессиональной деятельности не должен превышать 3%. Однако, по мнению одного из членов научной команды Curiosity Дона Хасслера, 5% является «вполне допустимой цифрой».
Выступая на конференции «Люди к Марсу» (Н2М), состоявшейся в мае этого года в Вашингтоне, Скотт Хаббард, в прошлом ответственный за марсианские проекты НАСА, а в настоящее время профессор Стэнфордского университета, процитировал главного врача НАСА Ричарда Вильямса, заявившего, что «в настоящее время не существует таких опасностей для здоровья экипажа, которые помешали бы осуществить пилотируемую экспедицию на Марс». Вильямс признает, что некоторый риск для здоровья астронавтов все-таки есть, но НАСА готово его принять, особенно с учетом того, что агентство постоянно разрабатывает новые способы его уменьшения. Например, в настоящее время НАСА проводит эксперименты с материалом, изготовленным из гидрогенизированных нитридборных нанотрубок (BNNT), который демонстрирует весьма многообещающие противорадиационные свойства.
Впрочем, по мнению Энди Вейера, автора книги «Марсианин», на основе которой был сделан одноименный фильм, его герой непременно заболел бы раком в ходе своего пребывания на поверхности Марса. Кто ближе к истине - ученые или писатель-фантаст, покажет время.
Проверка психологических последствий изоляции
NASA уже закончил эксперимент по симуляции жизни на Марсе, который длился один год (bbc.com >>> unian.ua, 29.08.2016). Команда из шести ученых жила на Гавайях в условиях, в которых люди, как ожидается ученых, будут жить на Марсе. С 29 августа 2015 группа находилась в почти полной изоляции. Шесть человек жили в очень небольшом куполообразной строении без свежего воздуха, свежей пищи и возможности как-нибудь уединиться. Из продуктов питания в них были в основном консервы.
Участники эксперимента могли выходить на улицу только в специальных костюмах. Ученые считают, что примерно так будут жить астронавты, которые полетят на Марс. Продолжительность миссии, по их оценкам, может составить от одного до трех лет. Исследование провел Гавайский университет при поддержке NASA. Ученые пытались понять, как человек чувствует себя в подобных условиях. Сейчас, по словам организаторов симуляции, участники хотят поесть свежей пищи и искупаться в океане. В эксперименте принимали участие французский астробиолог, немецкий физик и четыре американца - пилот, архитектор, журналист и агроном.
Эксперимент NASA стал вторым по продолжительности подобным исследованием в мире. Самая длинная симуляцию условий проживания на Марсе провели в России в рамках проекта "Марс-500". Шесть человек провели в изоляции 520 дней с июня 2010 года по ноябрь 2011 года.
Что будут есть астронавты
NASA продемонстрировало образцы еды, которой будут питаться астронавты пилотируемого космического корабля Orion, предназначенного для исследования глубокого космоса за пределами орбиты Луны, в том числе обеспечит доставку грузов и людей на Марс для его колонизации.
Скриншот видео
Orion имеет ограниченное пространство для хранения расходных материалов и продуктов питания, которые будут необходимы астронавтам во время их миссий. В отличие от экипажа Международной космической станции, меню астронавтов Orion не будет регулярно пополняться запасами с Земли и будет менее разнообразным. В ролике показаны небольшие батончики, энергетическая ценность каждого из которых оценивается в 700-900 килокалорий. Ученые при этом должны исследовать, как ограниченные варианты питания повлияют на моральное состояние экипажа.
Click to viewyoutu.be/ZvE8jIf5Efw, unian.net, 25.11.2016
.