Ваш браузер устарел, поэтому сайт может отображаться некорректно. Обновите ваш браузер для повышения уровня безопасности, скорости и комфорта использования этого сайта.
Обновить браузер

Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете

Илон Маск строит межпланетный космический корабль, а в NASA намерены поселить добровольцев в макет будущей марсианской базы

24 апреля 2023Обсудить
Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете
Источник:
Jose Luis Stephens / Alamy via Legion Media

Уже в первые годы после начала космической эры человечество задумалось о перспективах освоения Марса. Успешные полеты американских астронавтов к Луне и шесть высадок на поверхности спутника в 1969–1972 гг. рассматривались некоторыми как промежуточный шаг на пути к Марсу, но затем пилотируемая космонавтика вернулась исключительно к орбитальным полетам, которые, впрочем, стали намного более продолжительными с появлением космических станций, рассчитанных на долговременное пребывание экипажа. Однако Марс продолжает будоражить умы не только писателей и создателей фантастических фильмов, но также ученых и космических инженеров.

Хотя многие технологии за последние десятилетия шагнули вперед, отправка человека к Марсу остается куда более сложной и дорогостоящей задачей, чем запуск марсианских орбитальных зондов или оснащенных множеством научных инструментов роверов, способных исследовать поверхность других планет. Фактически, перед инженерами стоит задача создать сверхтяжелую ракету-носитель, космический корабль, рассчитанный на полет к Марсу (желательно и на обратный полет тоже), а также спроектировать будущую марсианскую базу. «Вокруг света» рассказывает о некоторых свежих достижениях в этих сферах подготовки высадки на Марс.

Зачем это нужно

Полет к Марсу с последующим созданием постоянной колонии на Красной планете рассматривается как технологический рывок, который пойдет на пользу науке и всему человечеству. «Запасная» планета может спасти людей от гибели в случае глобального катаклизма на Земле и неизбежного ухудшения условий для жизни на нашей родной планете в связи с усилением солнечной активности. Но с этим согласны не все: ряд экспертов считают, что гораздо эффективнее будет вложить значительные ресурсы, необходимые для колонизации Марса, в сохранение Земли в «пригодном» для обитания состоянии.

На чем лететь к Марсу

Существующие ракеты-носители позволяют запускать к Марсу различные исследовательские аппараты, но отправка нескольких астронавтов требует создания куда более мощных ракет, сопоставимых, например, с американской лунной ракетой «Сатурн-5», использовавшейся для запусков по программе «Аполлон», или превосходящих ее по грузоподъемности.

Единственной такой ракетой-носителем, которая уже совершила первый полет, стала американская SLS (Space Launch System), разработанная в NASA с опорой на технологии упомянутой ракеты «Сатурн-5» и многоразовых кораблей Space Shuttle, эксплуатация которых завершилась в 2011 году. SLS создается в рамках новой американской лунной программы «Артемида» (Artemis), предусматривающей высадку людей на Луне и освоение естественного спутника Земли. Частью амбициозной программы NASA также является создание окололунной орбитальной станции Gateway. Именно она в отдаленной перспективе может стать промежуточной точкой на пути от Земли к Марсу.

Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете
Возможно, так будет выглядеть станция Gateway с пристыкованным кораблем «Орион»
Источник:
NASA Photo / Alamy via Legion Media

Пока что ракета SLS была запущена один раз: в ноябре 2022 года на ней к Луне был отправлен пилотируемый корабль «Орион». В рамках миссии «Артемида-1» корабль без экипажа на борту совершил облет Луны и благополучно вернулся на Землю. Следующий запуск SLS (миссия «Артемида-2») пройдет по схожей программе, но уже с экипажем на борту — имена четверых участников этого полета в NASA огласили в апреле 2023 года.

Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете
Ракета-носитель SLS на стартовой площадке
Источник:
NASA/Joel Kowsky

Ожидается, что эта миссия состоится в конце 2024 года, а высадка людей на поверхность Луны впервые с 1972 года произойдет не ранее 2025 года. Скорее всего, этот срок сдвинется, поскольку «Орион» не предназначен для посадки на Луне — для этого в NASA намерены использовать отдельный посадочный модуль. В этом качестве должна выступить лунная версия Starship — космического корабля, который разрабатывает для полетов к Марсу компания SpaceX Илона Маска — одного из главных апологетов идеи колонизации Красной планеты.

Starship — второй после SLS и «Ориона» проект ракеты-носителя и корабля, способных обеспечить доставку людей на Марс, а с точки зрения нацеленности на такой полет, он, безусловно, первый. Разработка многоразового корабля Starship ведется уже несколько лет, а вместе с ним в SpaceX создают и гигантский ускоритель Super Heavy — в сборе со второй ступенью, роль которой играет сам Starship, 120-метровая ракета является самой большой из когда-либо созданных.

Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете
Прототипы Super Heavy и Starship в сборе на стартовой площадке перед первым испытательным запуском. Его программа предусматривала приводнение первой ступени в Мексиканском заливе и выход Starship на орбиту Земли, откуда он, совершив менее одного витка, должен был вернуться на Землю

О перспективах Starship судить пока сложно. Полностью многоразовая система, способная брать на борт большой экипаж и значительный объем грузов, действительно может сделать регулярные полеты к Марсу реальностью, но пока что она находится на стадии испытаний — первый орбитальный запуск Starship состоялся 20 апреля 2023 года и в целом стал неудачным: ракета смогла взлететь, но из-за отказа части двигателей Super Heavy (всего их на первой ступени установлено 33) потеряла ориентацию и начала падать еще до отделения Starship, после чего была взорвана по команде с Земли. Подобные случаи можно назвать нормой для космической отрасли, но этот эпизод говорит о том, что проект Starship пока далек от воплощения — Марс пока не стал ближе ни на шаг.

Незадолго до испытания Starship в SpaceX показали свежую анимацию с демонстрацией основных этапов полета перспективного корабля к Марсу. Схема предусматривает дозаправку на орбите. Ролик демонстрирует далеко не первую миссию — в видео корабль опускается на подготовленную площадку, а перед астронавтами, стоящими у выходного люка, открывается вид на целый марсианский город. Ранее Илон Маск говорил о планах строительства тысячи кораблей Starship, которые смогли бы доставить на Марс около миллиона переселенцев

Когда это случится

Запускать космические аппараты к Марсу по кратчайшей траектории можно раз в два года. Например, в течение стартового окна в июле 2020-го к Красной планете были отправлены сразу три аппарата (американский и китайский марсоходы, а также орбитальный зонд ОАЭ). Все они добирались до Марса более полугода. Сейчас можно ожидать что первый пилотируемый полет к соседней планете состоится не ранее 2030 года. Более вероятным представляется запуск корабля с астронавтами к Марсу только в середине 2030-х годов. Возможно, к тому времени на Марс уже будут доставлены грузы, необходимые для создания первого поселения, — для выживания на Красной планете в ожидании «обратного рейса» людям потребуются не только запасы воздуха, еды и воды, но и защита от радиации, которую не может обеспечить разреженная марсианская атмосфера.

Как подготовиться к жизни на Марсе

Долететь до Марса — лишь половина дела. Участникам первых экспедиций предстоит провести в замкнутом пространстве не только месяцы полета, но и более двух лет непосредственно на Марсе. Подготовиться к такому испытанию и учесть как можно больше нюансов помогают наземные эксперименты по имитации условий космического полета и жизни на другой планете. Подобные эксперименты ставились неоднократно в разных форматах, а очередной из них, получивший название CHAPEA (Crew Health and Performance Exploration Analog), стартует в Космическом центре NASA имени Линдона Джонсона в Хьюстоне (штат Техас) в июне 2023 года.

По условиям эксперимента, четверым участникам предстоит провести год в небольшом модуле Mars Dune Alpha, имитирующем марсианскую базу. Для его создания применялись технологии 3D-печати, на которые космические инженеры возлагают большие надежды — в качестве основного материала для «печати» стен марсианских зданий предполагается использовать местный грунт.

Общая площадь модуля Mars Dune Alpha составляет около 160 м2. Внутреннее пространство включает четыре жилые комнаты, два санузла с душем и туалетом, тренажерный зал, медицинскую лабораторию и зону отдыха с настольными играми и игровым приставками. Внутри модуля также оборудована ферма для выращивания овощей в условиях, приближенных к тем, с которыми столкнутся высадившиеся на Марсе астронавты

В этой постройке добровольцы будут не только жить, располагая ограниченными запасами еды и других ресурсов, но и работать. Специально для «выходов наружу» возле модуля была создана площадка площадью 112 м2, похожая на марсианскую поверхность. Здесь облаченным в скафандры участникам эксперимента предстоит проводить исследования, включая сбор образцов пород и техническое обслуживание внешних элементов жилого модуля. В частности, речь идет об очистке солнечных панелей от «марсианской» пыли, снижающей эффективность их работы.

Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете
Жилые комнаты в модуле Mars Dune Alpha
Источник:
NASA / Bill Stafford

Максимальное воспроизведение марсианских условий также предусматривает 22-минутную задержку во время сеансов связи между модулем и командой проекта в NASA и использование беговых дорожек с подвесами, которые позволят имитировать сниженную по сравнению с земной гравитацию Марса. Инженерам за пределами модуля предстоит изучать мусор, выбрасываемый участниками эксперимента на предмет повторного использования, а врачам и психологам — физическое и эмоциональное состояние добровольцев, чтобы определить, какие изменения происходят с телом и разумом человека в подобных условиях.

Отбор участников эксперимента CHAPEA стартовал в 2021 году, а его критерии в целом соответствовали критериям для отбора в астронавты NASA: подать заявку могли физически здоровые люди с учеными степенями в области естественных наук, инженерии и математики. Имена четверых основных и двух запасных участников первого из трех запланированных годичных циклов эксперимента были названы в середине мая. Ими стали исследователь-биомедик Келли Хэстон, инженер Росс Броквелл, врачи Нэйтан Джонс и Алисса Шеннон (основной экипаж), а также инженер Тревор Кларк и микробиолог Анка Челариу (запасные участники). Двое последних получат возможность попасть в модуль Mars Dune Alpha, если кто-то из основного состава участников эксперимента вынужден будет прервать участие в нем.

Дорогу осилит идущий: как на Земле готовятся покорять Марс, создавая новые ракеты и симулируя работу астронавтов на Красной планете
Имитация марсианской поверхности в рамках эксперимента CHAPEA
Источник:
NASA / Bill Stafford

«Неважно, насколько сложным, масштабным и дорогостоящим является подобный эксперимент, провести его все равно проще на Земле, чем в реальных условиях, — рассказал The Guardian Скотт Смита руководителя Лаборатории биохимии питания в Космическом центре имени Линдона Джонсона. — Когда мы хотим, увидеть, как человек теряет костную и мышечную массу, то укладываем его в постель. Когда мы хотим зафиксировать дефицит витамина D у людей, не имеющих доступа к солнечному свету, то отправляем их в Антарктику (во время полярной ночи. — Прим. Vokrugsveta.ru). Когда же мы изучаем окислительный стресс, то опускаем человека на дно океана. Наконец, когда мы хотим увидеть, как замкнутое пространство влияет на уровень стресса, то строим такие вот камеры».

В своем отечестве

Сравнимый эксперимент под названием «Марс-500» проводился в России в 2010–2011 гг. В рамках основной фазы эксперимента шестеро добровольцев провели 520 дней в замкнутом пространстве «космического корабля», летящего к Марсу. Половина команды при этом приняла участие в имитации посадки и выходов на поверхность Красной планеты. Увы, проектов реальных полетов человека к Марсу у России нет.

Первая фаза эксперимента CHAPEA должна завершиться летом 2024 года. Не исключено, что к тому времени компании Илона Маска удастся еще раз или два испытать Starship. Успех этих испытаний приблизит настоящий полет человека к Марсу, а данные эксперимента NASA и подобных ему позволят обеспечить первым людям на Марсе относительно комфортные условия. Но колонизация Красной планеты по-прежнему останется делом отдаленного будущего.

Подписываясь на рассылку вы принимаете условия пользовательского соглашения