Готово ли человечество к полёту на Марс?

Проблемы которые необходимо преодолеть человечеству для полета на Марс и возможности которые откроются перед людьми после основания марсианской колонии.

Почему мы стремимся к Марсу?

И да и нет. Но во всяком случае можно определённо сказать, что каждый космический эксперимент, каждый космический полёт “приближают” к нам Марс.  Чего только не придумал человек, в фантазиях не раз переносившийся на эту маленькую планету. Свою роль сыграли и знаменитые “марсианские каналы“, которые разглядел на её поверхности итальянский астроном Джованни Скиапарелли. “Заселяли” Марс и разумными существами, порой даже крылатыми.

Если же оставаться на почве здравого смысла, то надо признать, что в Солнечной системе, кроме, собственно, Земли, пожалуй, лишь Марс по своим природным условиям может претендовать на “обитаемость”.

Марс – загадочная красная планета многие столетия приковывает взгляды землян

Речь идёт о редуцированных к марсианским условиям формах жизни или материальных признаках биологической активности. И то что все поиски следов жизни на Марсе окончились безрезультатно, не даёт повода для отказа от дальнейших попыток. Автомат есть автомат, до искусственного интеллекта дело пока ещё не дошло, и видимо, в ситуации, когда найти нужно жизнь, человек с его творческими способностями, интуицией, любопытством просто незаменим.

Представим себе, что к нам на Землю прилетел аппарат и сел где-нибудь в пустыне или высоко в ущелье среди снежных горных вершин. Нет растительности, никто не бегает и не летает вокруг. Что может познать такой “автомат”, если его возможности наблюдать, перемещаться и т. д. ограниченны? И действительно, планета может показаться пустой и мёртвой, а на самом деле, где-то рядом будет жизнь во всех её многообразных проявлениях.

Надо учесть и то, что до Марса “доходит” вполовину меньше солнечного тепла, чем до Земли. Марсианские ночи – это стоградусная стужа, а день в лучшем случае несколько градусов выше нуля. Имитация марсианских условий в лаборатории показала, что одни земные организмы в них погибли бы, другие впали бы в “спячку”, а третьи росли бы и множились. Низкая температура, разреженная атмосфера и пр., надо думать действует на жизненные процессы угнетающе, более жестоким должен быть и отбор жизнеспособных индивидуумов. Так что найти там примитивные признаки жизни, если она, конечно, вообще есть, наверное, не так-то легко.

О характере поверхности Марса мы вроде бы имеем чёткие представления: высокие горы, пески, русла высохших рек, “снеговые” полярные шапки. Возможно и их периодическое таяние.

Как выглядит экспедиция на Марс с технической стороны?

Для стоимости подобной экспедиции дают оценку в 50-100 млрд. долларов. Дорого?! Да, безусловно, и именно потому при обсуждении этого грандиозного эксперимента всё чаще говорят об интеграции усилий многих стран. Но готово ли человечество к такому путешествию? И хотя в дальнейшем пойдёт речь главным образом о технической стороне дела, полный ответ на данный вопрос должен обязательно включать физиологические, психологические, экономические, политические и социальные аспекты.

На что же следует обратить внимание прежде всего при организации подобного эксперимента? Очевидно, на расстояние, длительность полёта, его условия, среди которых особо выделяется невесомость.

Максимальное расстояние между Марсом и Землёй – около 400 млн км, но каждые два года бывает минимум, который колеблется в пределах от 55 до 100 млн. км. Наименьшее значение достигается при великих противостояниях, происходящих раз в 15-17 лет.

Длительность по одному из проектов оценивается в 450 суток. Примерно за половину этого времени приблизилась к Марсу первая направленная к нему автоматическая станция “Марс-1” (1962-1963гг.). Путь огромный, по сравнению с которым расстояние до Луны выглядит стометровкой на фоне марафона. А если потребовать, чтобы перелёт был с минимальным расходом топлива? Тогда добраться до Марса удастся за 260 сут. Такая же возможность для возвращения на Землю появится лишь через 450 дней, и всего на дорогу туда и обратно с пережиданием уйдёт 1000 сут. Около трёх лет! И не забудьте условия полёта: кабина межпланетного корабля, метеориты, радиация, невесомость (как минимум частичная).

В фантазиях художника, так выглядит первый человек ступивший на Марс. В отличие от фантазий, на реальном Марсе вовсе не так красно.

Какой представляется нам сегодня Марсианская экспедиция? Обсуждается, например, такой проект. Межпланетный корабль собирается на орбите около Земли, подготавливается там к старту и откуда отправляется в путь. К Марсу может быть послано сразу два корабля (один на всякий случай), летящий в непосредственной близости друг от друга, или даже три: добавляется ещё “корабль-склад” с резервными системами, аппаратурой, водой, пищей, регенераторами кислорода, поглотителями, солнечными батареями и прочим.

Запасы расходуются или сразу же на трассе Земля-Марс, или на обратном пути. Перелёт от одного корабля к другому труда не составит, поскольку двигаться они будут тесной группой. Вблизи цели путешествия корабль разделится на орбитальный блок, остающийся на орбите вокруг Марса (его искусственный спутник), и спускаемые на поверхность планеты капсулы. С тем, чтобы повысить вероятность достижения конечной цели, экипаж высаживается на Марс в двух капсулах. Обеспечить мобильность и расширить зону исследований помогут марсоходы, умеющие передвигаться по планете.

Кто-то должен будет остаться в орбитальном блоке. Почему? Во-первых, интересны сами по себе наблюдения Марса с орбиты, во-вторых, отсюда легче осуществлять связь с Землёй (мощнее радиопередатчики), в-третьих, возможность маневрировать на орбите повышает вероятность стыковки со стартовым блоком, поднявшимся с поверхности планеты (особенно в случае каких-либо отказов в нём). Стартовые блоки должны быть такими, чтобы весь экипаж мог при необходимости взлететь в одном из них. В общих чертах вырисовывается и облик марсианского корабля.

Вот основной блок, где работает экипаж в период межпланетных перелётов и на орбите вокруг Марса. Есть сервисный блок с двигателем для старта из околоземного пространства и от Марса, коррекции траектории, манёвров выхода на орбиту вокруг Земли, затем Марса и, наконец, снова Земли. Посадочный модуль, в свою очередь, состоит из двух основных ступеней: одной, используемой для посадки на Марс, и другой, осуществляющей старт с него и стыковку с орбитальным блоком.

Наконец, надо предусмотреть и “земной” спускаемый аппарат, на котором завершится вся экспедиция. Впрочем, почему бы не подобрать экипаж на околоземной орбите и транспортному кораблю, прибывшему с родной планеты, и тем самым не сэкономить на массе марсианского экспедиционного комплекса.

Осуществим ли полет на Марс в нынешних условиях?

Чётко видится и то, на какие основные эпизоды распадается сам полёт: старт и посадка, сближение, причаливание и стыковка, маневры при выходе на орбиты вокруг Марса, Земли и сходе с них, перелеты с одного корабля на другой, ремонт и техническое обслуживание бортовых систем и конструкций, причём иногда в открытом космосе.

Ретроспективный взгляд на технические достижения, имеющие отношение к космосу, и их динамику позволяет нам заключить, что уже сегодня у нас есть известные гарантии успеха в столь неординарном предприятии, как марсианская одиссея. И конкретные примеры из практики освоения космоса в бывшем СССР, в современной России, США и других странах убеждает нас в этом.

Сборка межпланетного корабля на орбите потребует многочисленных запусков как многоразовых транспортных средств, так и одноразовых ракет-носителей. История развития космической техники свидетельствует о том, что мощность ракет-носителей постоянно наращивалась, а масса постоянно выводимой ими полезной нагрузки увеличивалась.

Итак, вывести на околоземную орбиту всё необходимое для сборки там марсианского корабля – вполне реальная задача, особенно если объединить экономические и технические потенциалы стран, обладающих современной ракетной техникой. Но ведь корабль нужно ещё собрать. Придётся многократно повторять сближение, причаливание и стыковку. Но и в этом у нас есть успехи и довольно немалый опыт. Неоднократно проводилась как автоматическая так и ручная стыковка. Но при монтаже такого грандиозного сооружения, как марсианский корабль, людям будет очень трудно самим производить все соединительные работы, потребуется автоматическая стыковка отдельных элементов.

Такая операция впервые была осуществлена в 1967г. со спутниками “Космос-186” и “Космос-188”. Стыковка стала обычным делом. Вспомним хотя бы программы “Аполлон“, “Салют“, “Скайлэб”, “Мир”. Только со станцией “Салют-6” было произведено 35 стыковок и перестановок тридцатью одним кораблём (13 из них беспилотные грузовики).

Стыковка космических кораблей в открытом космосе. Все наиболее сложные элементы связанные с полетом на Марс, мы уже успешно отработали

Для чего бывает нужна перестыковка с одного стыковочного узла на другой? Таким способом “освобождают” тот узел станции, который должен принять, скажем, грузовой корабль с запасами топлива и других материалов. Это та самая задача транспортно-технического снабжения, которую, видимо, придётся решать и во время полёта к Марсу. В случае марсианской экспедиции особо важен опыт сборки массивных конструкций, и он уже есть.

Мы уже знаем, что такое ремонт двигателей и телескопа на орбите, переход из одного корабля в другой, спасение “Салюта” и “Скайлэба” (установка “солнцезащитного зонтика”, раскрытие солнечной батареи), монтаж дополнительных солнечных батарей, демонтаж носителей информации, перелёт от одного объекта к другому. Безусловно, особую значимость в столь далёком путешествии приобретает вопрос о надёжности космического комплекса. И в этой области есть свои достижения.

Короче говоря, не без оснований можно утверждать, что на сегодняшний день нет неразрешимых инженерных задач, которые бы препятствовали технической реализации полёта на Марс. Можно справедливо возразить, что станции летали около Земли, снабжались, ремонтировались, дозаправлялись и т.д. в непосредственной близости от неё. Но ведь именно потому в гипотетическом полёте на Марс и примут участие два корабля да “космический склад” с запасами. Кроме того, есть примеры, когда беспилотные космические аппараты летали годами и десятилетиями, сохраняя работоспособность, и удалялись очень далеко, даже за пределы Солнечной системы. Так что необходимый уровень надёжности уже обеспечивался.

Какие опасности подстерегают людей по пути на Марс?

Итак, допустим, что космические комплексы, в принципе способные добраться до Марса, созданы. Но что нас ждёт в пути? всё ли мы учли? А такая угроза, как метеоритные потоки?

Метеоритные потоки, пояс астероидов Они реально существуют, хотя и из практики космических полётов, и из теории следует, что вероятность столкновения корабля с крупным астероидным телом невелика. Однако всякое может случиться. Но и эта задача не нова. Противометеоритный экран был у станции “Скайлэб”, защитное оборудование – у аппаратов, направляющихся к комете Галлея.

Радиация. Есть такая опасность. Учёные и врачи исходя из того, что надёжной преградой для неё должна быть сама конструкция станции. В случае же очень плохой радиационной обстановки космонавт может укрыться в своеобразном убежище – пространстве, окружённом баками с водой. Для локальной защиты отдельных наиболее уязвимых часте тела спроектированы заполняемые той же водой пояса,специальные очки и пр.

Невесомость Да, это иной раз приятное состояние одновременно и враг человека, неотступный и грозный. Из-за неё уменьшается масса эритроцитов в крови, выводится из организма кальций, атрофируются мышцы, нарушается работа сердечно-сосудистой системы, происходят вестибулярные расстройства. Как бороться с невесомостью и её негативными последствиями? На двигатели, способные работать годами и искусственно создавать силу тяжести, пока надежды нет. Действенная мера – вращение.

Марсоход “Куриосити” фотографирующий сам себя с помощью манипулятора. Как видите, настоящий Марс действительно имеет вполне земные цвета. Ну ладно, он и правда немного красноват

На станции, имеющей форму тора диаметром 30 м. и вращающейся с угловой скоростью один оборот за 8 с., на периферии конструкции “вес” человека будет тем же, что и на Земле. Эксперименты уже проводились. Но есть у невесомости и заслуги. Она породила новый тип архитектуры жилых “зданий” – архитектуру невесомости, где главное мерило целесообразности в “квартирном” понимании – не привычная площадь, не пол, потолок или даже стены, а весь объём с равнозначным восприятием из любой точки.

Что касается “составных частей”, на которые распадается полёт к Марсу, то аналогии каждой из них уже знакомы землянам. Трассу к Марсу аппараты “протаптывают” начиная с 1962г. 1971г. датируется первая мягкая посадка автомата на поверхность планеты. Но мало примарситься на Марс, надо ещё уметь перемещаться по его поверхности, работать в условиях марсианского “вакуума”.

Но ведь ходили же по Луне астронавты в скафандрах? На Марсе давление примерно в 100 раз меньше земного, и значит, лунный “вакуум” – вполне корректная модель марсианского. Разнообразием отличались транспортные средства, использовавшиеся на луне: “мешки”, тележки (волокуша “Рикша”), электромобили. Путешествовали по её поверхности и дистанционно управляемые с Земли луноходы.

Можно принять, что о технической стороне дела мы имеем достаточно чёткие представления. Но а сам человек, готов ли он физиологические и психологически на к столь тяжкому испытанию? Путешествие на Марс – это не полёт вблизи родной планеты, она не только будет далеко, но и вообще “скроется с глаз”. На восприятие происходящего вокруг сильнейшим образом воздействует явно ощущаемая бесконечность космоса, безмолвный мир с незаходящим Сонцем и немигающими звёздами. Можно не сомневаться, что пережить расставание с Землёй тем, кто приблизится к Марсу, будет неизмеримо трудно.

Учёные моделируют различные стороны длительной жизни в космосе. Но земные условия – всё равно не невесомость, даже если испытуемый лежит, имитируя ограниченность движений, вызывая детренированность мышц и прочее.

Что в итоге?

Граница нынешнего проникновения человека во внешнее пространство – Луна, мечта – Марс. Растёт дальность, а с ней и длительность, и, видимо, нет никакой другой корректной модели экспедиции на Марс, кроме столь же длительного космического полёта. Более 20 космонавтов перешагнули 200-суточный рубеж пребывания в космосе. Мы уже знаем, что такое полёт продолжительностью в год и доставка на Марс весьма габаритного груза, весом под тонну (марсоход “Куриосити”).

И какие бы сомнения нас не одолевали, человек всё равно рано или поздно отправиться на Марс, а значит, нужна и подготовка к такому полёту. Да, по сути, она уже давно и началась.

Источник: сайт universe-news.ru