Миссия на Марс. Когда люди колонизируют Красную планету

Аэрокосмический инженер, писатель, основатель сообщества Mars Society и популяризатор идей колонизации других планет Роберт Зубрин, выступил с докладам на конференции INSCIENCE в Киеве.

Он представил проект Марсианского общества Mars Direct – пилотируемый полет на Красную планету – и пообещал отправить людей на Марс уже через 10 лет.

LIGA.net публикует самое интересное из его выступления.

Что нужно для полета человека на Марс?

Идея заключается в отправке на Марс экспедиции в два этапа: сначала летит беспилотная ракета, которая должна вернуть людей с Марса. Она имеет запас водорода, а топливо для обратного пути должна создать сама используя местный углерод из атмосферы.

Второй спускаемый аппарат с пилотами, обеспечивает полет до Марса и жизнедеятельность на поверхности.

Действительно ли для реализации этой идеи необходимы громадные космические корабли, которые будут построены на орбите? Нет. Это очень дорого - технологии и работы такого масштаба не осуществимы в ближайшее время.

Роберт Зубрин. Фото: INSCIENCE

Для начала нам нужен легкий транспорт, способный доставлять небольшие грузы. Исходя из существующих разработок NASA, SpaseX и других компаний, мы прогнозируем, что транспорт многоразового использования, необходимой мощности мы получим в течении 4-9 лет.

Как это работает?

Основной объект миссии – непилотируемая грузовая машина, которая позволит вернуться назад – на землю. Это небольшой космический модуль диаметром 5 метров и высотой 6 метров с 40 тоннами груза на борту.

Капсула имеет небольшой ядерный реактор, две палубы, отсек для жизнеобеспечения экипажа на 4 человека. Она рассчитана на перелет с Марса на Землю за шесть месяцев. В ней будут предусмотрены два резервуара с 6 т водорода, которые позже будут использоваться для наполнения топливом. Почему мы не заправляем отсеки на Земле? Это сделает корабль слишком тяжелым.

Непилотируемый космический модуль, необходимый для возвращения экипажа на Землю

Когда ракета достигнет марсианской орбиты, мы с помощью парашюта спустим капсулу на поверхность Марса, примерно, как это происходило в 1996 году или в 2012, когда посадили марсоход Curiosity.

После приземления, ядерная установка вкапывается в небольшой кратер. Она позволит обеспечивать станцию электроэнергией на поверхности Марса.

Затем с ее помощью запускается химическая лаборатория, в которой произведем углерод из атмосферы, а с помощью привезенного водорода получим метан. Это известная экзотермическая реакция Сабатье, не требующая дополнительной энергии, и проходит она с катализаторами, которые мы тоже можем подобрать.

В результате этой реакции мы получим воду и метан. Из воды мы электролизом получим кислород, который станет топливом для обратного пути, а оставшийся водород мы будем собирать и хранить в специальном отсеке. Из углекислого газа в атмосфере Марса мы тоже получим кислород, разлагая его на кислород и монооксид углерода.

Таким образом, нам не нужно будет везти топливо на Марс. На месте мы сможем произвести 110 тонн метана и ракетного топлива. Так мы значительно сэкономим на грузе - в 18 раз.

Из 110 тонн полезного топлива, нам потребуется 96 тонн для возвращения на Землю. Оставшиеся 14 тонн можно использовать для передвижения транспортных средств на поверхности Марса. Они будут намного мощнее электрокаров. Это очень полезно для исследований которые планируются на Марсе. Мобильность – это основное требование к плодотворному исследованию.

Длительнсть путешествия

Шесть-восемь месяцев потребуется на дорогу к Марсу, 10 месяцев – на производства топлива. Всего мы отводим 26 месяцев на всю миссию от начала до запуска.

Мы сможем летать на Марс каждые два года. Таким образом, уже задолго до пилотируемого полета мы будем знать, что там есть ракета и топливо, которые смогут доставить экипаж назад на Землю.

Через два года после старта программы мы запустим две ракеты — пилотируемую (с четырьмя астронавтами на борту) и непилотируемый аппарат. И так как у нас уже есть обратная ракета, нам не нужно использовать громадный и супероснащенный аппарат. Мы сможем использовать достаточно простую машину - простую, как банка от консервированного тунца.

Пилотируемый космический аппарат, который доставит команду астронавтов на Марс

Эта "консервная банка" будет немного больше по размерам, по сравнению с купленной вами в супермаркете. Ее диаметр 8 метров, высота – 6 метров. Нижняя палуба будет предназначена для перевозки груза, вторая палуба - для проживания команды.

На корабле есть четыре небольших помещения для каждого астронавта, комната для исследований, кухня, спортзал, библиотека, а в центре — убежище от солнечной радиации.

Схема внутреннего обустройства пилотируемого космического аппарата

Опасность для астронавтов

Экипажу могкт нанести вред два вида радиации. Солнечные вспышки от Солнца (протуберанцы) и космические волны. Солнечные вспышки идут постоянно, но крупные происходят один-два раза в год, и они происходят непредсказуемо. Вероятность, что вспышка случится за шесть месяцев пути, очень высока.

Солнечная радиация — это протоны, и чтобы затормозить их, достаточно слоя воды толщиной 12 см. Мы оборудуем секцию в центре корабля, куда космонавты смогут спрятаться от солнечной вспышки на несколько часов, и экранировать убежище кораблем и его грузами.

Природу космического излучения мы до конца не знаем. Его сила огромна, и слоя воды в 12 см будет недостаточно чтобы защититься от излучения. Но мы можем оценить риск возникновения смертельного вида рака в результате такого излучения в рамках 1%, потому что по количественным параметрам доза такого излучения не так велика.

Например, у среднего некурящего человека вероятность умереть от рака составляет 20%. На корабле это вероятность будет 21%. Если вы курите – такая вероятность 40%. Таким образом если мы наймем команду курильщиков и отправим их на Марс без табака - это значительно уменьшит вероятность того, что они заболеют раком.

Вред астронавтам в космосе также может принести нулевая гравитация. Из-за нее ослабнут мышцы и кости. Нужно использовать искусственную гравитацию. Мы можем ее создать и избавится от вредных последствий нулевой гравитации. Но этот вопрос еще нуждается в исследованиях.

Пилотируемая миссия и факторы риска

Мы исследуем Марс, чтобы использовать доступные там материалы и минералы. Идея заключается в том, чтобы мы могли использовать местные ресурсы. Это не только удешевит миссию, но и сделает ее эффективной.

Для полета на Марс в один конец нам нужно полгода. Корабль сможет начать возвращение на Землю через два года после старта экипажа с Земли.

Мы рассмотрели и факторы риска. Сначала мы запускаем беспилотный аппарат, который начинает вырабатывать топливо и вести исследования при помощи роботизированных аппаратов. Пилотируемый аппарат должен прибыть в ту же точку, что и беспилотный.

Что делать, если второй аппарат опустится в точке за несколько сотен км от первого? У нас на первом беспилотном аппарате предусмотрен марсоход, который сможет доставить беспилотный аппарат к нашей ракете.

Марсианский исследовательский центр

Что делать, если наш корабль приземлится гораздо дальше, чем сотни километров? У нас будет вариант с запасным двигателем, которым мы оснастим пилотируемый аппарат, и он сможет доставить экипаж к беспилотному аппарату.

И даже если мы не сможем найти первый беспилотный аппарат, если не удастся найти второй беспилотный аппарат, и экипаж высадится на Марсе, ракета будет иметь все необходимое для жизни на планете в течение трех лет, за которые мы сможем запустить еще один беспилотный аппарат.

Допустим, что и второй беспилотный аппарат приземлится далеко от ракеты, все равно у нас остаются запасные варианты с первым марсоходом. Итак, на пятый год на Марс приземлится второй экипаж, который привезет еще один беспилотный аппарат. Каждые два года на Марс будет запускаться один пилотируемый и один беспилотный аппарат, чтобы обеспечить постоянные исследования Марса.

Что мы будем исследовать

Первое – есть ли жизнь на Марсе. Мы отследили следы эрозии на Марсе. Это значит, что на планете когда-то была вода. Более того, в этом году мы узнали что на Марсе есть подземное озеро. Мы предполагаем, что таких озер много, возможно - сотни. Это означает, что когда-то Марс был похож на раннюю землю. За 200 млн лет на Земле развилась жизнь, а на Марсе - нет.

Если найдем любые живые организмы на Марсе, это будет свидетельствовать о наличии жизни и докажет, что жизнь – это общее явление для всей Вселенной.

Если жизнь есть везде, это значит, что везде есть разумная жизнь и докажет, что мы не одни.

После нескольких миссий и исследования разных уголков Марса, мы получим ответы на вопросы которые волнуют все человечество: есть ли жизнь на Марсе, существует ли там какая-то форма жизни, какой тип существования здесь используется, какой генетический код, что из себя вообще представляет жизнь и как она совпадает с формой жизни на Земле и т.д.

Мы сможем доказать или опровергнуть гипотезу о возникновении жизни химическим путем, провести эксперименты, доказывающие возможность возникновения жизни эволюционно от простых элементов к сложным соединениям. Или мы найдем доказательства тому, что химическая эволюция не всегда приводит к возникновению жизни и что ДНК не может образоваться исключительно химическим путем. И тогда опыт Земли уникален.

Для этого нам просто надо попасть на Марс, пробурить грунт, достигнуть воды и провести эти исследования.

Колонизация Марса

Когда мы запустим программу регулярного курсирования шатлов мы будем летать на Марс шесть раз в год.

Сейчас мы должны понять - возможна ли жизнь на Марсе в будущем.

Ведь Марс - это не просто объект для научных исследований. Это мир, планета, которая превышает по площади все континенты Земли вместе взятые. Это место которое в будущем может стать территорией развития всей нашей цивилизации.

Марсианская деревня

Что я имею ввиду, когда говорю о заселении Марса? Значит ли это, что мы будем превращать Марс в красивую планету с лугами, деревьями, птицами, рыбами и обезьянками? Именно так.

Такова природа жизни – она может трансформировать разные среды существования и превращать их в дружественные для продолжения жизни места.

Что мы знаем о Земле? Жизнь изменила ее историю. Так на Земле возникла геосфера и биосфера. Жизнь создала грунтовый шар на континентах. Разные виды животных и рыб колонизировали нашу планету. Жизнь проникает всюду, куда может достать.

Гаваи появились из океанической бездны. Жизнь создала здесь растения, животных и хорошие отели. И было бы противоестественно, если бы люди остановились и не полетели через космос, как сейчас летают через океаны.

Колонизация Марса произойдет не при нашей жизни. Но что мы можем сделать сейчас? Мы можем трансформировать Марс, сделать его приспособленным для жизни, не столько физически, но интеллектуально.

Выживание зависит от интеллекта. Если мы научимся жить на Марсе, научимся выращивать там растения и животных, производить материалы, мы сможем обустроить регион, который в дальнейшем оживит весь Марс.