ВПЕРЁД НА МАРС?

В последнем номере Лебедя за прошлый год была опубликована хорошая статья Ю.В.Кирпичёва "Хроника Марса-2". Приводятся интересные факты о проектах обустройства и колонизации Марса. Сам Юрий Владимирович заявляет, что с удовольствием махнул бы на Марс, если бы имел достаточно денег, чтобы оплатить билет (в один конец). Технические предпосылки к полёту на Марс уже создаются и нет соменния, что такой полёт может быть осуществлён. Но что нас ждёт на Марсе и следует ли нам его обустраивать для постоянного проживания?

Колонизация Марса?

Марс представляет сухую холодную планету с массой 1/10 от массы Земли, атмосферным давлением в основном углекислой атмосферы 7 мм. рт. столба, средней температурой -63С и максимальной температурой -5С. Поэтому свободной воды на Марсе нет. Доказано, что вода в виде льда находится под почвой и в полярных областях. Ввиду своей малой массы Марс не может удержать атмосферу, состоящую из газов с небольшим молекулярным весом, как Кислород (32), Азот (28), Углекислота (44) и т.п. Положение усугубляется отсутствием у Марса магнитного поля, отклоняющего солнечный ветер, состоящий из гелиево - водородной плазмы со скоростью 300 - 1200 км/сек. При столкновении протона или ядра гелия с молекулой углекислоты последняя приобретёт скорость далеко превышающую вторую космическую скорость для Марса (около 5 км/сек) и покинет планету.

Нынешняя атмосфера Марса является остатком первоначальной плотной атмосферы, когда скорость поступления газов в атмосферу из горячей планеты и из космоса (от комет и астероидов) была выше скорости её диссипации в космос. Атмосфера Марса не успела пройти преобразования в кислородную атмосферу, как это случилось на Земле. Процесс диссипации атмосферы Марса в космос приведёт к её почти полному исчезновению в определённые геологические сроки.

Можно ли утеплить Марс и создать на нём плотную атмосферу? Да, можно. Расчёты показывают, что при введении в атмосферу Марса газов, создающих тепличный эффект (флюоринов), можно достичь первоначального разогревание атмосферы, таяния полярных шапок и десорбции углекислоты из почвы. В дальнейшем процесс десорбции будет ускоряться ввиду положительной обратной связи, так как углекислота сама является газом, создающим тепличный эффект. Доктор Роберт Зубрин, энтузиаст освоения Марса, утверждает, что флюорины можно получать непосредственно на Марсе из местных материалов путём автоматически действующих заводов и соответствующего количества энергии.

Вот так выглядит поверхность Марса, снятая с ровера Opportunity

Допустим. Но какова будет плотность марсианской атмосферы? Это неизвестно, так как известно количество углекислоты, содержащейся на полюсах, но неизвестно (пока) её количество в почве. Предположим, что удалось бы создать атмосферу с давлением в половину земной атмосферы. Можно ли будет ходить по поверхности Марса без скафандра, подвергая кожу воздействию почти чистой углекислоты? Неизвестно. Пока что мне представляется такая картина. По Марсу шагает колонист, облачённый в лёгкий газонепроницаемый скафандр, какие носят микробиологи, работающие со смертельно опасными вирусами, и тянет за собой на буксире систему регенерирующую кислородно - азотно - аргоновую смесь, пригодную для дыхания. Система, естественно, соединена со скафандром гибкими шлангами. Конечно это лучше, чем скафандр для вакуума. Можно на минуту снять шлем, чихнуть, высморкаться, протереть очки и т.д. А сверху медленно, ввиду малой силы тяжести, накрапывает дождик из газированной воды (без сиропа).

Весь процесс создания на Марсе плотной атмосферы из углекислоты может по расчётам занять от 50 до 150 лет, то есть вполне приемлемые сроки. Можно создать самоподдерживающиеся поселения на Марсе на основе замкнутых систем жизнеобеспечения и некоторой индустриальной базы. Однако в этом случае неизбежно возникнут проблемы совместимости индивидуумов, помещённых в ограниченное жизненное пространство. Эффект коммунальной квартиры хорошо известен. Сам помню, как мне пришлось жить в тесной каюте с одним мужчиной. Он был безусловно очень интеллигентным индивидуумом, но его некоторые привычки настолько мня раздражали, что я готов был выбросить его за борт. К счастью плавание продолжалось около трёх недель. Перетерпел.

А что же дальше? Известен только один процесс, превращающий углекислую атмосферу в кислородную, - это биологический процесс. Он длится от сотен тысяч до миллионов лет. А за это время созданная землянами атмосфера Марса уходит в космос и в результате Марс превратится в подобие Луны. Он и так превратится в её подобие без участия человека. Следует ли ускорять этот процесс? Так что яблони смогут цвести на Марсе только под колпаком и Марс определённо не подходит на роль Ноева Ковчега для человечества. Этой же точки зрения придерживается и доктор Крис МакКейн из НАСА в своих научных публикациях, на которого ссылается Юрий Владимирович. Основные публикации доктора МакКейна относятся к исследованиям экстремофилов в различных точках нашей планеты. Мне представляется, что публикации по поводу преобразования атмосферы Марса носят скорее характер интеллектуальных упражнений (да простит меня его соавтор доктор Маринина). Впрочем, возможно я ошибаюсь.

В случае различных катаклизмов человечество всё равно выживет в количестве сопоставимом с колониями на Марсе. Ну в крайнем случае будем жить в пещерах, где постоянная температура, отсутствует радиация от вспышек суперновых и можно выращивать вкусные и питательные грибы на потребу себе и разным вкусным зверушкам. В результате мутаций выработаем инфракрасное видение и в общем не пропадём.

Так следует ли лететь на Марс? Безусловно. Любые открытия, а особенно географические, приводят к удивительным и непредсказуемым последствиям. Марс будет научным и техническим форпостом для исследования пояса астероидов, где наверняка есть много важного и полезного для нашей планеты, ресурсы которой уже ограничены.

Как лететь на Марс?

Есть несколько сценариев. Первый принадлежит доктору Зубрину, аэроспейс инженеру, автору ряда научных и популярных статей и одного патента, работавшему в Локхид Мартин Аэроспейс и ведущим исследователем в НАСА. В 1996 году он опубликовал свой проект полёта на Марс в книге "The Case of Mars". В соответствии с этим проектом к Марсу непосредственно с низкой земной орбиты стартуют тяжёлые ракеты, выходящие на низкую марсианскую орбиту и совершающие посадку на планету. Первая ракета доставляет на Марс заводы по производству и накапливанию кислорода и метана из марсианской атмосферы, необходимых для дыхания высаживающихся в последствии астронавтов и для горючего ракеты, транспортирующей астронавтов с Марса обратно на низкую орбиту, где находится корабль, доставляющий астронавтов на землю. Второй ракетой на Марс доставляются астронавты, необходимое для жизни убежище и ракета для покидания Марса. Третья ракета выходит на низкую марсианскую орбиту и ожидает астронавтов для доставки их на Землю. После некоторого времени пребывания на Марсе астронавты покидают планету, переходят в ждущий на орбите корабль и стартуют к Земле. В книге есть обоснования об основании на Марсе постоянной колонии на основе самообеспечения, на чём я останавливаться не буду. Однако следует отметить, что после опубликования книги наука и техника не стояли на месте и этот проект нуждается в существенных изменениях, о чём речь пойдёт ниже. Сам же доктор Зубрин подошёл к проблеме освоения Марса весьма прагматично, основав в 1998 году Марсианское Общество (Mars Society) с годовым членским взносом $50 (regular). Ну а дальше по сценарию Ходжи Насреддина.

Что же произошло за последние пятнадцать лет? Было открыто наличие больших концентраций водорода в приполярных лунных кратерах, где постоянная тень и температура на уровне 40К, то есть всего на 40 градусов выше абсолютного нуля. Затем было подтверждено, что этот водород входит в состав водяного льда, образующего достаточно большие залежи различной степени чистоты. Незаходящее на лунных полюсах солнце является постоянным источником энергии. Таким образом имеются все предпосылки для создания на Луне постоянной обитаемой базы. Вода есть источник для получения кислорода и водорода - окислителя и горючего для ракетных двигателей и основного компонента для системы жизнеобеспечения. Вторая космическая скорость для Луны всего 2.38 км/сек. Отсюда сама напрашивается идея создания постоянно действующего космического буксира на трассе Земля - Луна. Такой буксир может доставлять грузы с низкой земной орбиты на высокие орбиты, что требует приращения скорости менее, чем 3 км/сек. Вместе с разработанной Боингом системы перезаправки спутников это даст значительный экономический эффект.

Здесь мы подходим к второму варианту полёта на Марс. Согласно сценарию Боинга сборочную площадку космических кораблей для полёта на Марс основывают в точке либрации Л2 на расстоянии 1.5 миллионов километров от Земли в сторону противоположную от Солнца. В этой точке силы гравитации уравновешиваются и тела находятся в этой точке постоянно. Имея постоянную заправочную станцию для буксира в точке либрации Л1 между Землёй и Луной достигается значительное удешевление для доставки частей марсианского космического корабля в точку сборки Л2. Возможен также вариант сборки в точке Л1, на мой взгляд более приемлемый.

В любом случае по мнению большинства учёных и инженеров путь на Марс лежит через создание базы на Луне. Все космические технологии должны отрабатываться на Луне, чтобы избежать проблем в длительном полёте на Марс и пребывании на его поверхности. Это относится в первую очередь к замкнутой системе жизнеобеспечения, исследованию проблем существования при пониженной силе тяжести и различных технических проблем.

Освоение Луны является самостоятельной задачей и имеет большое прикладное значение. При наличии избытка водорода решается проблема лунной металлургии, а разработанная в военно-морском ведомстве электромагнитная пушка, посылающая снаряды весом в несколько килограмм со скоростью, превышающей 3 км/сек, решает проблемы доставки материалов на Землю. Научные и стратегические аспекты освоения Луны также не вызывают сомнения.
Итак: ВПЕРЁД НА МАРС, НО.... ЧЕРЕЗ ЛУНУ.