Читайте РБК без баннеров

Подписка отключает баннерную рекламу на сайтах РБК и обеспечивает его корректную работу

Всего 99₽ в месяц для 3-х устройств

Продлевается автоматически каждый месяц, но вы всегда сможете отписаться

Колонизация Марса: почему до сих пор ничего не вышло

Фото:NASA
Фото: NASA
Как человечество пыталось добраться до Марса, почему путешествие на эту планету может привести к болезни Паркинсона и чем оно особенно угрожает женщине

Фантасты и футурологи XX века в один голос твердили о необратимости колонизации Марса. Причем дату начала его освоения человеком называли примерно одну и ту же: первую четверть нашего столетия. Писатель Артур Кларк, например, полагал, что человек впервые ступит на Красную планету уже в 2021 году, а фантаст Айзек Азимов и вовсе предрекал, что к 2014 году между планетами установится чуть ли не регулярное сообщение беспилотных кораблей.

Но все эти пророчества не сбылись. Марс, за которым человечество столь пристально наблюдает уже более 300 лет, так и остался неприступен. Более того, по сравнению с тем, как развивалась космическая индустрия в прошлом веке, сегодня мы будто бы наблюдаем регресс. Это особенно заметно по сфере пилотируемой космонавтики.

Все основные миссии сконцентрированы на МКС, а также на запуске спутников, закладывающих, например, инфраструктурные основы для «интернета вещей» или милитаризации космоса. Последний раз нога человека ступала на Луну в далеком 1972 году, в то время как американцы торжествуют по поводу недавней успешной стыковки с МКС космического корабля Crew Dragon.

По сравнению с хроникой триумфов 60-70-х годов прошлого века все это выглядит, мягко говоря, скромно.

Но такое торможение в развитии космонавтики в целом, и в реализации пилотируемого полета на Марс в частности, — скорее связано с более сложными проблемами институционального порядка, нежели с тем, что человек просто предпочел потребление покорению космоса — «пить пиво и смотреть сериалы», как посетовал однажды писатель Рэй Брэдбери.

Снимки марсианского ландшафта, сделанные марсоходом Curiosity

И дело даже не в финансировании (хотя любой проект, связанный с полетом на Марс, требует астрономических затрат) или отсутствии ярко выраженной идеологической составляющей, каковая была в эпоху холодной войны. За минувшие десятилетия наши знания о Марсе настолько расширились, что теперь на подобные миссии мы смотрим куда более реалистически, без того головокружительного воодушевления, с каким смотрели в будущее футурологи XX века. В этом смысле сама история проекта полета на Марс крайне поучительна.

Сказка о будущем: каким видели наше настоящее футурологи прошлого

От Циолковского до очарованности космосом

В научном дискурсе проблема межпланетных полетов человека впервые была поднята в работах ученого Константина Циолковского, математика Якова Перельмана и инженера Владимира Рюмина в самом начале прошлого века. Первые же эксперименты в этой области принадлежат советскому изобретателю Фридриху Цандеру, который, основываясь на теоретических расчетах своих предшественников, подготовил первый проект полета человека на другую планету.

Согласно подсчетам Цандера, для путешествия двух-трех космонавтов на Марс потребовался бы корабль массой в 400 тонн, конструкция которого должна была представлять собой комбинацию аэроплана и ракеты — на случай, если полет придется осуществлять в другой по своей плотности атмосфере.

Для обслуживания космонавтов и кораблей ученый предлагал использовать околопланетные орбитальные станции. К слову, Цандер впервые сумел экспериментально проверить возможность использования оранжерей, которые планировал разместить на борту корабля для выращивания питания космонавтам.

Впоследствии на фундаменте этих исследований была организована «Группа изучения реак­тивного движения» (ГИРД), которая в 1933 году вошла в Реактивный научно-исследова­тельский институт (РНИИ), главным инженером которого стал легендарный Сергей Королев. Осенью того же года произошел первый запуск советской ракеты «ГИРД-Х», которая, взлетев вертикально на высоту около 80 метров, разбилась. До начала Второй мировой войны ее продолжали улучшать, обкатывая на наземных и летных испытаниях.

Вместе с тем, на Западе уже в 1952 году германо-американский конструктор Вернер фон Браун опубликовал свой проект пилотируемого полета на Марс. В книге Das Marsprojekt он предложил отправить на Красную планету десять межпланетных кораблей — семь с людьми (по десять человек на каждом) и три с грузом. Фон Браун спроектировал и посадочный модуль, напоминающий самолет. Предполагалось, что космонавты смогут приземлиться на поверхность Марса как на самолете, после чего демонтируют крылья так, чтобы модуль вновь принял облик ракеты.

Вернер фон Браун (слева) и Джон Ф. Кеннеди, 1963 год
Вернер фон Браун (слева) и Джон Ф. Кеннеди, 1963 год (Фото: wikipedia.org)

Конечно, первые проекты пилотируемого полета человека на другую планету были не реализуемыми в принципе. Например, сегодня мы знаем, что из-за низкой температуры (в среднем минус 62 градуса по Цельсию) и предельно разреженной атмосферы (примерно в 100 раз менее плотной, чем на Земле) совершить посадку на Марс, используя крылья самолета, невозможно.

Эти проекты скорее определили общий вектор развития, поставили новые задачи перед инженерами и превратили космическую отрасль едва ли не в самое культовое явление во всем цивилизованном мире.

Именно на пике этой всеобщей очарованности космосом, к концу 50-х — началу 60-х годов, в СССР и США сумели, наконец, сконструировать первые реальные аппараты, проложившие первые тропинки к Марсу.

14-секундное знакомство

Первые попытки посадить на планету автоматический аппарат осуществил Советский Союз в начале 1960-х годов. Правда, все они закончились провалом. «Марс 1960А» и «Марс 1960Б» не достигли планеты из-за аварий ракеты-носителя «Молния». Чуть более успешным оказался запуск станции «Марс-1», которая, несмотря на Карибский кризис, все же сумела взлететь с Байконура и подобраться к планете на расстояние в 200 тыс. км, после чего связь с аппаратом была утрачена.

Межпланетная станция «Марс-1», 1963 год
Межпланетная станция «Марс-1», 1963 год (Фото: Альберт Пушкарев / ТАСС)

В дальнейшем Советскому Союзу удалось лишь 14-секундное пребывание на Марсе: в 1971 году аппарат «Марс-3» сумел успешно приземлиться на планету, однако сильнейшая пылевая буря прервала связь с марсоходом. Много большее удалось американцам.

В 1965 году аппарат «Mariner- 4» подлетел к планете на минимальное расстояние до ее центра — 13 200 км — и сумел сделать 21 изображение с разрешением порядка одного км. Затем уже в 1971 году был запущен первый искусственный спутник планеты «Mariner-9», который доставил на Землю тысячи новых и куда более детализированных снимков.

Например, оказалось, что Марс испещрен вулканическими и тектоническими геологическими формациями, что на нем есть высохшие русла водных потоков. С того момента начались масштабные исследования атмосферы и ионосферы планеты, а также ее окружающей среды.

Наконец, в 1975 году на планету успешно приземлились две автоматические станции «Viking 1» и «Viking 2». На Землю было отправлено более 50 тыс. снимков, которые позволили составить первый картографический набросок планеты. После этого успешных марсианских экспедиций не было более 20 лет. Только в 1996 году на орбиту вышел «Mars Global Surveyor», который сумел сделать уникальные по своей четкости изображения Марса.

Фотография возможного водостока в одном из кратеров Марса, сделанная во время миссии Mars Global Surveyor, 2005 год
Фотография возможного водостока в одном из кратеров Марса, сделанная во время миссии Mars Global Surveyor, 2005 год (Фото: NASA)

Сегодня в сторону планеты движется новый исследовательский аппарат «Настойчивость» (Perseverance). В случае удачи, марсоход в 2029 году передаст орбитальному кораблю первые образцы марсианского грунта, которые будут доставлены на Землю.

Это особенно важно, потому что за счет мощностей наземных лабораторий ученые смогут определить биологическое происхождение марсианской почвы, а в перспективе — хотя бы частично реконструировать историю жизни на этой планете.

В целом за 60 лет активных исследований Марса общее количество миссий на эту планету достигло 45. Из них только 19 были успешными. И это — миссии только для автоматических аппаратов. О пилотируемом полете человека мы пока не вели даже речи.

Без гравитации и связи, но с плесенью и радиацией

Дело в том, что за все время активного изучения Красной планеты человечество многое узнало не только о том, что из себя представляет сам Марс — например, какова средняя температура на поверхности планеты, какие на ней климат, гравитационное и магнитное поля, атмосфера, — но и то, с какими трудностями сопряжены путешествие и посадка на Марс.

В итоге за счет собранной информации удалось определить основные проблемы пилотируемого проекта, без решения которых освоение человеком планеты невозможно или будет сопряжено с огромными рисками. Все они так или иначе входят в одну глобальную проблему — расстояние между Землей и Марсом, которое составляет более 55 млн км. Для сравнения — между Землей и Луной пролегает чуть больше 384 тыс. км.

Трейлер кинофильма «Марсианин», 2015 год

Такая дистанция требует совершенно особых решений для успешного полета — начиная с устройства ракеты, заканчивая предварительной медико-психологической подготовкой космонавтов и координацией всей миссии.

«Главное техническое препятствие сегодня — чисто формальное. Пока ни в США, ни в Китае, ни в РФ нет достаточно мощной ракеты, чтобы отправить на ней даже одного человека на Марс. Те ракеты, которые отправляют на планету автоматические станции, способны бросить туда около 5 т. Причем до самой поверхности планеты долетает только одна тонна. Для сравнения, полеты на Луну в 1970-х годах требовали 50-тонного космического корабля. И это, внимание, для шестидневного пути — туда и обратно. Тогда как до Марса путь займет уже многие месяцы. То есть все имеющиеся ракеты пока слишком слабы», — Владимир Сурдин, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ.

По словам астронома, одно из возможных решений этой проблемы — быстрый перелет: когда на ракету будет установлен не химический реактивный двигатель, а ядерный. Но пока сама возможность использования такого двигателя активно исследуется: он очень грязный и опасный, и в случае, если с ракетой произойдет авария на старте, что бывает в 2-3% запусков, катастрофа будет куда страшнее, чем в Чернобыле.

Но даже если и удастся сконструировать достаточно мощный двигатель, начнутся препятствия совершенно другого порядка. Примерное время пути до Марса составит около 9 месяцев. Суммарная же длительность путешествия туда и обратно будет примерно 500 дней. То есть почти полтора года космонавтам придется провести в закрытом помещении в условиях почти полного отсутствия гравитации, с крайне примитивной и прерывающейся связью с Землей, а затем еще и в ужасающих марсианских условиях — при очень низких температурах и давлении.

Что надеть на Марсе: NASA показало скафандр для «красной планеты» Фото:NASA HQ PHOTO / Flickr

Особенно много проблем — в отсутствии гравитации. «В невесомости происходит переме­щение крови из вен нижних конечностей в верхнюю часть тела, которое при­водит к переполнению кровью головы, отеку тканей в области шеи и головы и другим реакциям», — пишут, например, авторы книги «Пилотируемая экспедиция на Марс».

Иными словами, если в условиях Земли организм стремится доставить кровь и другие жидкости, преодолевая обычную гравитацию, то в космосе эти процессы продолжаются, несмотря на изменившиеся условия, что спровоцирует физиологические проблемы. Кроме того, ввиду отсутствия привычной нагрузки, человек будет терять мышечную массу и толщину костных тканей.

Помимо воздействия невесомости во время путешествия на Марс космонавт может получить чрезмерную дозу радиации, крайне опасную для работы организма.

«Если мы возьмем радиационный норматив для человека, который работает на ядерных предприятиях или на урановых рудниках, то уровень облучения равняется 1 тыс. миллизиверт. Считается, что такую не угрожающую жизни человека дозу можно получить, работая на подобном предприятии 50 лет. Так вот тот же космонавт, который работает на МКС, в год получает около 220 миллизиверт, то есть может находиться на ней безопасно, условно, в течение четырех лет. Но дело в том, что, находясь на МКС, человек защищен геомагнитным полем Земли, которое эффективно отклоняет заряженные частицы, в то время как полет на Марс будет проходить за пределами этого поля», — Вячеслав Шуршаков, заведующий отделом радиационной безопасности пилотируемых космических полетов ИМБП.

То есть, оказавшись в открытом космосе, астронавты на протяжении всего пути будут находиться под постоянным ионизирующим излучением, которое суммарно будет равняться разрешенной дозе на всю карьеру — 1 тыс. миллизиверт. Не говоря уже о том, что во время полета может произойти так называемое солнечное протонное событие — опасное проявление солнечной активности, которое может выбросить в сотни раз больше радиации, чем в невозмущенных условиях.

Полученная за полет доза радиации может привести к значительному сокращению продолжительности человеческой жизни, увеличению риска развития болезни Паркинсона и онкологических заболеваний, нарушению кратковременной памяти. К слову, поэтому считается, что женщине пока не стоит участвовать в миссии вовсе, ведь статистически продолжительность жизни женщины больше, чем у мужчины, а значит — больше рисков столкнуться с отсроченными болезнями к старости.

Скафандр с иголочки: как инновации помогут женщинам высадиться на Луне Фото:AP

По словам Вячеслава Шуршакова, на сегодняшний день обсуждаются сразу несколько способов минимизации вреда ионизирующего излучения на космонавтов, например, есть идея создать вокруг космического корабля нечто подобное тому магнитному полю, которое окружает Землю и защищает человека на МКС. Также можно ввести космонавтов в летаргический сон, произвести изменения на генном уровне, сделав организм более устойчивым к радиации. Есть варианты нейрохирургического вмешательства, заранее купирующего возможные проявления болезни Паркинсона. Такие операции сегодня уже проводятся в Японии.

Но и это еще не все. Помимо психологических проблем есть сложности и с гигиеной: неясно как стирать одежду и мыться. Отсутствие же солнечного света и замкнутая влажная атмосфера — идеальная среда для образования грибков и плесени, которые опасны тем, что могут «съесть» пластиковые изоляции на борту корабля и спровоцировать аварии.

К этому добавляются еще и типичные для любых космических полетов заболевания. Авторы книги «Пилотируемая экспедиция на Марс» дают такой внушительный список: «Космическая болезнь движения, заложенность носовых пазух, запоры, головная боль, раздражение кожи и ее сухость, абсцессы, небольшие ссадины и ушибы, воспаление роговицы или ее ссадины, инфекция верхних дыхательных путей, бессонница, отит». Поэтому на борту корабля потребуется создать автономный медицинский центр. Значимыми здесь могут оказаться и технологии телемедицины.

«Селфи» марсохода Curiosity, октябрь 2019 года
«Селфи» марсохода Curiosity, октябрь 2019 года (Фото: NASA)

Конечно, все эти проблемы в перспективе могут быть решены. Многое уже прорабатывается сегодня. Например, инженеры продумывают более совершенные скафандры, которые помогут человеку выжить в условиях марсианского климата, совершенствуют систему связи, чтобы улучшить координацию всего проекта, конструируют аппарат для безопасной посадки на планету. Продумывается и возможность выращивания овощей на планете, чтобы обеспечить всю команду едой. Изучаются возможные психологические проблемы долгого полета.

Но хотя человечество за минувшие годы сделало очень многое для приближения колонизации Марса, пока даже в среднесрочной перспективе не стоит рассчитывать на то, что человек ступит на эту планету.


Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Следующий материал: