Полет к мечте, или Когда ждать городов на Марсе

Новости с Красной планеты приходят одна за другой. Первый полет вертолета, первый искусственный кислород, первый марсоход для поиска жизни, включение в клуб марсианских держав Китая и ОАЭ… Кажется, не за горами первый визит человека на далекий и волнующий Марс. Но насколько мы на самом деле близки к своей мечте? Обсудим во всех подробностях.

Марсианские хроники

Марс — самая изученная планета после Земли. Прямо сейчас его исследуют восемь искусственных спутников (и среди них недавно запущенные первые китайский и арабский аппараты), один неподвижный зонд на поверхности и три ровера. Это первый китайский марсоход «Чжужун» и два американских, в том числе «Персеверанс» — самый тяжелый марсоход в истории и первый специально предназначенный для поиска следов жизни. Недавно в местное желтоватое небо даже поднялся вертолет. Если же вспомнить марсианские зонды, уже отслужившие свой срок, цифры станут еще более впечатляющими.

Однако человечеству мало межпланетных роботов. Оно всерьез собирается оставить свои следы на пыльных тропинках не столь уж далекой Красной планеты. О такой цели прямо и неоднократно заявляло, например, руководство NASA (правда, не оговаривая конкретных сроков).

Можно предположить, что за первыми пилотируемыми экспедициями последуют базы со сменными экипажами, затем колонии с постоянным населением, а потом — кто знает? — и преобразование Красной планеты в зеленую. Но что же здесь реалистичные планы, а что необоснованные мечтания?

Билет в оба конца

Начнем с вопроса, возможна ли вообще пилотируемая экспедиция на Марс. Он не так прост, как хотелось бы.

Главная опасность такого путешествия — радиация. Космическое пространство пронизано потоками заряженных частиц, истекающими из Солнца и приходящими с просторов Галактики. Обитатели Международной космической станции получают в сутки дозу облучения 0,6 миллизиверта. Это в 200 раз больше естественного фона и примерно соответствуют пяти-шести сеансам флюорографии. Поэтому предельным суммарным сроком пребывания на орбите, безопасным для здоровья, считается двухгодовой.

А ведь экипаж МКС довольно хорошо защищен от облучения магнитным полем Земли (кроме моментов, когда станция проходит над Южно-Атлантической магнитной аномалией). У тех, кто направится к Луне или Марсу, такой защиты не будет. И если лунные экспедиции длились неделю-две, то полет к Красной планете в одну сторону должен занять полгода.

Укрыться от облучения за толстыми стенами не получится: у космических аппаратов на счету каждый килограмм. Создать на корабле миниатюрную копию геомагнитного щита тоже нельзя: там, где магнитные линии войдут в обшивку, возникнут очаги убийственного вторичного излучения. Другими словами, за пределами низкой околоземной орбиты человек попросту останется с радиацией один на один.

Насколько серьезна эта опасность для покорителей Марса? Результаты исследований на этот счет разноречивы. Так, группа Дональда Хесслера из Юго-Западного исследовательского института в США пришла к более или менее оптимистичным выводам. По их расчетам, человек, проведший на поверхности Марса 500 суток и потративший на дорогу 360 дней, получит дозу облучения примерно в один зиверт (эта цифра учитывает воздействие различных излучений на разные органы и ткани нашего тела). По действующим в России нормативам это предельная доза, которую человеку разрешено получить за всю жизнь.

Но все-таки такой круиз не будет самоубийством. Однако выводы команды Анатолия Григорьева из Института медико-биологических проблем РАН отличаются кардинально: трехлетнее путешествие за пределы магнитного щита Земли будет стоить человеку половины нейронов мозга, предупреждают ученые.

Кто из экспертов прав, покажут лишь новые, более тщательные исследования. Пока же под вопросом даже сама возможность долететь до Марса и остаться при этом в живых.

На дне колодца

Межпланетное пространство с пронизывающей его радиацией — не единственное препятствие для желающих провести уикенд на Марсе. Едва ли меньшей проблемой станет сам взлет с Красной планеты.

Гравитация Марса в 2,3 раза сильнее лунной и всего в 2,6 раза слабее земной. Между тем на Красной планете у путешественников не будет космодромов, заправленных под завязку ракетами-носителями. Запас топлива и окислителя придется везти с собой. И тут в игру вступает ограниченная грузоподъемность ракет, способных стартовать с Земли. Рекорд среди летавших носителей сегодня принадлежит Falcon Heavy с грузоподъемностью в 64 тонны, более тяжелые системы только разрабатываются.

Запуск (с Земли) первого в истории аппарата, способного улететь с Марса, планируется только на 2026 год. И повезет он с Красной планеты не экипаж, а всего лишь образцы грунта, да и доставит их не на Землю, а только на околомарсианскую орбиту. Там драгоценный груз подхватит другой, отдельно запущенный с Земли зонд с собственным запасом топлива. Вот как трудно сегодняшней технике выбраться из гравитационного колодца маленькой, но настоящей планеты.

Солнце, воздух и вода

Допустим все же, что человечеству удастся наладить рейсы до станции «Марс-пассажирская» и обратно. Сможем ли мы основать там базу, обеспечивающую себя энергией, кислородом, водой и пищей?

При должном усердии — да. Энергию дадут солнечные батареи. Кислород можно получить из углекислого газа, из которого атмосфера Марса состоит на 96%. Прибор MOXIE, установленный на борту «Персеверанс», совсем недавно разложил местный углекислый газ (CO2) на угарный газ (CO) и кислород (O2). Кислорода, который этот агрегат размером с тостер выработал за час, хватило бы одному человеку на 20 минут дыхания. Обитаемой базе, конечно, потребуются совсем иные мощности. И все же это был первый эксперимент по использованию инопланетного сырья для создания практически полезного продукта.

С водой тоже не должно возникнуть проблем. На холодном Марсе много водяного льда даже на широтах, которые на Земле соответствуют средиземноморским курортам. Причем в некоторых местах лед залегает в считаных сантиметрах от поверхности, так что его можно добывать чуть ли не лопатой. Между прочим, жидкая вода на Марсе тоже есть, правда, под полуторакилометровым слоем льда вблизи Южного полюса. Вряд ли кому-то придет в голову тянуть к этому подледному озеру водопровод.

Что до пищи, то колонистам придется устраивать для растений искусственную среду обитания, обеспечив их не только воздухом, светом и водой, но и почвой. Кстати, просто смешать марсианский грунт с собственными фекалиями, как сделал герой фильма «Марсианин», не получится. Грунт на поверхности Красной планеты обильно покрыт ядовитыми перхлоратами, от которых придется избавляться химическим путем. Впрочем, можно брать «чистую» основу для почвы с большей глубины. Тем более что саму обитаемую базу тоже лучше всего построить в виде подземного бункера, чтобы защититься от космической радиации. Ведь Марс, в отличие от Земли, не имеет щита в виде магнитного поля, да и атмосфера там тонкая.

Итак, все самое необходимое для жизни на Марсе можно получить из местных ресурсов. Другой вопрос, во что обойдутся человечеству подобные развлечения и будут ли налогоплательщики готовы их оплачивать.

Будут яблони цвести

А что насчет самых дерзких проектов, требующих приспособления не человека к Марсу, а Марса к человеку? В научной фантастике этот процесс (превращение планеты в подобие Земли) называется звучным словом «терраформирование».

Нынешний Марс — не слишком гостеприимное место. Атмосферное давление там составляет всего 0,6% земного, а средняя температура равна минус 63°С. Не говоря уж о том, что в атмосфере практически нет кислорода.

В связи с этим высказывалась идея растопить водяной и углекислый лед Марса (например, термоядерной бомбардировкой). Дополнительный углекислый газ и водяной пар должны сделать атмосферу Красной планеты более плотной и вызвать парниковый эффект, который подогреет ее поверхность. Так можно возродить древний марсианский океан, полагают энтузиасты. Следующий шаг — запустить в воду цианобактерии, поглощающие углекислый газ и вырабатывающие кислород в процессе фотосинтеза (именно так, к слову, миллиарды лет назад появился кислород в атмосфере Земли).

Однако восторженные фантазии разбиваются о детальные расчеты Брюса Якоски из Колорадского университета в Боулдере и Кристофера Эдвардса из Университета Северной Аризоны. Ученые подсчитали, что известных запасов углекислого и водяного льда на Красной планете в несколько раз меньше, чем требуется для подобного мероприятия. Дело в том, что древняя атмосфера Марса не столько замерзла, сколько улетучилась в космос. В этом виноват солнечный ветер, который миллиарды лет понемногу слизывал газовую оболочку с не защищенной магнитным полем планеты. Марс уже потерял слишком много, чтобы плотную атмосферу и жидкую воду можно было возродить, не «импортируя» их в планетарных масштабах.

Если и существует способ превратить Красную планету в зеленую, он требует технологий послезавтрашнего дня. Пока же человечество не «терраформировало» даже земные пустыни с их нормальным воздухом, близкими морями и вообще любыми ресурсами под рукой. И, наверное, это к лучшему: мы пока не очень хорошо умеем просчитывать последствия подобных экспериментов.

Зачем вам, земляне, чужая земля

Подведем итоги. Перспективы пилотируемой экспедиции к Марсу сомнительны. Она потребует знаний и технологий, которых у нас еще нет, и трудно сказать, когда они появятся. Но если уж такие полеты станут возможными, то и перспектива создания обитаемой базы будет достаточно реальной (если не экономически, то технологически). А вот превращение Марса во вторую Землю, скорее всего, так и останется научной фантастикой еще как минимум столетие.

Теперь зададим крамольный вопрос: а зачем человеку (а не беспилотным зондам) вообще лететь на Красную планету?

Это не нужно науке. В суровой космической среде хрупкий и уязвимый человек — обуза. Трудно даже предположить, во что может обойтись доставка одного космонавта на Марс и обратно живым и здоровым. Но несомненно, что за те же деньги можно будет отправить туда множество исследовательских роботов.

Это не нужно экономике. Смешно ожидать, что в 56 миллионах километров от Земли можно добыть или произвести что-то, что окупило бы транспортные расходы. Конечно, освоение Марса предполагает масштабное вложение в технологии, которое наверняка поможет изобрести уйму всего полезного во вполне земной жизни. Так когда-то произошло с лунной программой. Космическое происхождение тефлона и застежки-липучки — миф, но есть и реальные «лунные» изобретения. Но разве не большую практическую пользу дали бы инвестиции в медицинские науки или, скажем, в методы переработки мусора?

Это не нужно для безопасности нашего вида. Иногда приходится слышать, что Марс — это наш запасной дом на случай, если с Землей «что-то случится». Но что же должно произойти с нашей планетой, чтобы она стала еще менее уютной, чем Марс, где нет воздуха и жидкой воды, а есть ядовитый грунт и радиация? И если уж человечеству придется забиться в глубокие норы с замкнутой экологией, это гораздо легче будет сделать у себя дома.

По сути, единственная цель путешествия на Марс — осуществление красивой мечты. Что ж, это немало. Погоня за мечтой (и конечно, политическим престижем) уже привела земных млекопитающих Homo sapiens сначала на околоземную орбиту, а потом и на Луну. Возможно, она продолжит вести нас сквозь Вселенную вопреки всем препятствиям и аргументам.