|
Марсианский укроп и атомный тормоз
|
|
|
|
Химические двигатели для полета на четвертую планету требуют — как бы неожиданно это ни прозвучало — доставки туда ядерного реактора. Причем такого, которого пока нет у США и который проще всего разработать «Росатому». Вряд ли Москва и Вашингтон в ближайшее время смогут договориться по этому поводу. Так что реальное освоение Марса будет напоминать «американские горки» — не только взлетами и падениями, но и полной непредсказуемостью всей его траектории. Naked Science попробовал разобраться в деталях этой истории.
|
|
|
|
Затраты энергии на путешествие в космосе часто обозначают через «дельта V» — изменение скоростей, нужное, чтобы попасть из точки «а» в точку «б». В случае Земли для выхода в космос необходима «дельта V» 9,3-10 километров в секунду, а чтобы добраться после этого до Марса — 4,1 километра в секунду. Реалистично рассуждая, «дельта V» тут более 14 километров в секунду. Это огромная разница с ~11 километрами в секунду, нужными для полета на Луну. И главное: чтобы вернуться с Красной планеты, эти 14+ километров в секунду придется приложить дважды.
|
|
|
Значит, полеты к Луне — или к карликовой планете Церера в Поясе астероидов, потому что энергетические затраты в этих случаях примерно равные — будут принципиально отличаться от высадки на Марс. До Луны или Цереры можно дотянуть со своим запасом топлива, взятым на Земле, и даже вернуться. «С Марса выдачи нет»: тот, кто туда сел, уже не сможет взлететь с запасом топлива, полученным еще на Земле. Слишком уж большая для посадки на него нужна «дельта V»: точных расчетов пока нет, но, судя по всему, она съест всё (или почти всё) топливо. Следовательно, горючее и окислитель придется (и Илон Маск первый признает это) добыть на Красной планете, а это займет время — и, получается, вынудит построить базу.
|
|
|
|
Но даже если бы с Марса на Землю можно было вернуться без дозаправки, строить базу покорителям Марса все равно пришлось бы: Красная планета попадает примерно на одну линию (проведенную от Солнца) с Землей только раз в два года. Полет туда займет четыре месяца даже у Starship, а менее энерговооруженные средства доставки потребуют полгода. Значит, когда земной корабль высадится на чужой планете, возвращаться обратно будет уже поздно: Земля «уплывет» так далеко, что придется ждать ее нового сближения с Марсом — не менее 22 месяцев. Итак, строительство базы кажется неизбежным. Но это сотни тонн конструкций, а земной корабль столько доставить просто не сможет. Что же делать?
|
|
|
|
А где у вас тут на Марсе стройматериалы продают?
|
|
|
|
Обычно считается, что размещать людей — видимо, астронавтов, ведь, скорее всего, первыми (да и вторыми) там побывают именно они — на четвертой планете придется в укрытых толстым слоем грунта убежищах. Причина — в радиации: по данным «Кьюриосити», ее уровень там 0,23 зиверта в год. На Земле она составляет всего 0,0032 зиверта в год — в 72 раза слабее. Кажется логичным, что от ионизирующей радиации надо защищаться, ведь она опасна, не правда ли?
|
|
|
|
Шон О’Киф, бывший глава NASA, так и говорит: «У нас нет достаточных средств радиационный защиты, чтобы защитить человеческую жизнь там. Вы даже туда не долетите из-за нее, не то что обратно не вернетесь».
|
|
|
|
Но, чтобы разместить базу в грунте, нужны готовые герметичные конструкции, которые можно будет этим самым местным грунтом засыпать. Прозвучавшее не раз предложение «напечатать» стенки из марсианского реголита на 3D-принтере — увы, больше похоже на фантазию, чем на реальный план. Даже металлические стенки могут слегка пропускать газы. Стенки из грунта, даже в случае его термической обработки, неизбежно будут слишком «текучими». А ведь кислород и азот на четвертой планете — страшный дефицит, рисковать их потерей никто не будет.
|
|
|
|
Чтобы наладить производство топлива — метана и кислорода — в марсианских условиях, нужно как минимум полдюжины человек. Двое должны заниматься посменной работой по доставке водного льда снаружи. Ведь именно из водного льда, которого там очень много, придется брать кислород и водород — основу для дальнейшего получения метана. Еще двое должны следить за работой химической установки, перерабатывающей водное сырье на самой базе. Еще двоим надо подстраховывать первые две группы и обслуживать базу. Много людей при первой посадке иметь тоже нежелательно: им понадобится слишком много еды, скафандров и тому подобного.
|
|
|
|
База для полудюжины человек должна иметь размеры примерно как у Международной космической станции. Масса МКС — более 400 тонн. Марсианской базе сложнее будет получить электроэнергию: на орбите Красной планеты Солнце втрое тусклее, чем на околоземной. Средств получения энергии потребуется больше. Значит, масса местной базы может быть даже больше 400 тонн.
|
|
|
|
Но полезная нагрузка Starship — 100 тонн, от силы 150 тонн. Корабль не сможет доставить одновременно и герметичные модули для базы на шесть человек, и самих этих шестерых.
|
|
Быть может, базу нам заранее построят автоматы?
|
|
|
|
Здесь всплывает другое решение, которое часто описывали в научной фантастике, а теперь и в научпопе. Почему бы не послать на Марс с первым Starship роботов, которые как-то смогут построить базу из подручных материалов? В худшем случае просто опрокинув Starship условным домкратом в лежачее положение и обсыпав его грунтом для защиты от радиации?
|
|
|
|
Увы, эта идея основывается на систематически плохом информировании большинства землян о реальном уровне развития доступной им робототехники. Если мы будем принимать на веру то, что пишет пресса, то у нас уже есть роботы, активно исследующие другие планеты, — типа «Кьюриосити». На нашей планете активно ездят робоавтомобили, не нуждающиеся в водителе. А роботы в строительстве, промышленности и даже сборе яблок того и гляди оставят простых людей без работы.
|
|
|
|
Реальность заключается в том, что у наших роботов, во-первых, нет мозгов. От этого все, на что они способны, — выполнение заданных программистами алгоритмов, которые часто приводят к сбою в любой ситуации с непредсказуемо меняющимися факторами среды. Во-вторых, система передвижения наших роботов намного менее эффективна, чем у человека. Тот (если он тренирован) может без еды пробежать по бездорожью ногами 300 километров без остановки, а роботов, которые на такое способны, точно нет. Человек может карабкаться по горным склонам на километры, залезать на деревья и много чего еще. Роботов, которые в силах сотворить что-то подобное на нашем уровне, не существует. Степеней свободы у их манипуляторов намного меньше, чем у нас.
|
|
|
|
Да что там говорить: у нас до сих пор нет серийных роботов-пылесосов, которые могли бы подняться по лестнице. Не говоря уже о том, чтобы почистить себя сами. А если их не будет чистить хозяин, они быстро перестают работать. Еще хуже ситуация для роботов на других планетах. «Кьюриосити» в роботизированном режиме может проехать всего сотню метров, а потом останавливается и ждет ежесуточного набора команд с Земли.
|
|
|
|
Делает он это не потому, что операторам нечем больше заняться, а так как даже при столь архиконсервативном режиме работы земные марсоходы периодически въезжают в дюну, из которой не способны выбраться. Иногда это ведет не просто к потери времени, а к их гибели. Связанный с проектом «Кьюриосити» сотрудник Института космических исследований РАН Алексей Малахов говорит прямо: ожидать реально роботизированные (а не управляемые с Земли раз в сутки, в силу ограничений связи) марсоходы стоит не раньше, «чем подобные системы без каких бы то ни было ограничений приживутся на Земле». Иными словами, мы до всего этого просто не доживем.
|
|
|
|
Вывод: о строительных работах на Марсе силами автоматов надо сразу забыть. Сеансов связи раз в сутки и 100 метров аккуратной езды со скоростью улитки — как у «Кьюриосити» — никак не хватит для бульдозерно-экскаваторных работ на чужой планете. Лучшая иллюстрация этого — то, что за полвека исследований Марса максимальная глубина, на которую наши роботы его вскопали, так и не превысила 45 сантиметров.
|
|
|
|
Конечно, обсыпать грунтом какие-то модули легко смогут люди. Из опыта лунных экспедиций известно, что человек даже в неудобном скафандре и с простейшим шанцевым инструментом в силах накопать радикально больше и быстрее, чем любой созданный нами космический автомат. Но все равно получается, что базу придется строить первой же экспедиции землян, а никак не эффективным роботам, существующим пока только на страницах фантастических книг.
|
|
|
|
Если читатель задался вопросом, что же мешает использовать как базу беспилотный Starship, приземлившийся до пилотируемого, отметим: положить Starship на брюхо, чтобы обваловать его лежащим, теоретически можно. Однако обсыпать грунтом даже лежащий цилиндр высотой в девять метров и длиной в десятки метров для полудюжины человек сложная задача. К тому же на Марсе все же приличная сила тяжести, при укладывании набок корабль почти наверняка разгерметизируется или от удара, или от длительной деформации на неровностях грунта.
|
|
Starship «станет моральной катастрофой», как пишет западная пресса?
|
|
|
|
У нас получается классическая дилемма «курица и яйца». Без базы нельзя вернуть людей с Марса на Землю, но базу до Красной планеты не на чем привезти: не хватит полезной нагрузки самого корабля. Как выйти из ситуации?
|
|
|
|
Самой простой — и единственно реальный — путь предлагает ключевой разработчик Starship, Илон Маск. Он считает, что радиационная защита для астронавтов на Марсе вообще не нужна. А раз так, то не нужна и база: достаточно жить на борту «примарсившегося» Starship. Благо герметичного объема там более тысячи кубометров, как раз как на МКС.
|
|
|
|
Его позиция — одна из причин, почему обычно политкорректная западная пресса называет его корабль «более моральной катастрофой, чем ярким шагом в освоении космоса». Астробиолог Саманта Рольф (Samantha Rolfe) из Хартфордширского университета Великобритания так и пишет: «Я не уверена, что честно или этично ожидать от астронавтов того, чтобы они подвергли себя воздействию опасных уровней радиации, которая может принести им серьезные проблемы со здоровьем — или, еще хуже, смерть».
|
|
|
|
Источник
|
