Багато хто з нас в дитинстві мріяв стати космонавтом. Багато хто мріє і досі, навіть якщо і не бути професійним астронавтом, то хоча б побувати в космосі. Здавалося б, що це нездійсненні мрії, але людство вже має в своїй історії успішні приклади дослідження навколоземного простору, не кажучи вже про висадку людини на Місяць.

Технології в сучасному світі розвиваються так швидко, що ми можемо й не зоглядітися, як через декілька років політ на іншу планету стане для нас чимось цілком реальним і можливим. Наприклад, політ на Марс.

Вчені, інженери, спеціалісти з космічних технологій з усього світу протягом багатьох років намагаються розробити стратегію та необхідне обладнання для здійснення цієї місії. Ідея доставки експедиції на Марс по суті є першим кроком колонізації Червоної планети і проявом феномену експансії людини.

Навіщо людству Марс?

Однією з першочергових та найважливіших цілей польоту на Марс та його освоєння є створення постійної бази для наукових досліджень планети та її супутників, в перспективі – для вивчення, а також, можливо, і колонізації поясу астероїдів (в тому числі видобутку корисних копалин на них) і далеких планет Сонячної Системи.

У інтересах науки, основний ефект від експедиції за участі живих астронавтів полягає в тому, що людина є незрівнянно більш універсальним і гнучким «інструментом» дослідження, ніж роботи (марсоходи і стаціонарні посадкові апарати). Очевидно, що люди здатні набагато якісніше дослідити район посадки і прилеглі території, самостійно, швидко і ефективно вибрати найбільш актуальні напрямки дослідження, виходячи з фактичної ситуації, яку неможливо або складно передбачити заздалегідь при підготовці експедиції.

Оскільки екіпаж повертатиметься назад на Землю, для вчених відкривається можливість доставити велику кількість неймовірно цікавих зразків різних субстратів безпосередньо в лабораторії, оснащені повним спектром доступного людству обладнання. Також, в разі екстренної ситуації, екіпаж корабля здатний виконати такі роботи і дослідження, які не можна було б запланувати заздалегідь. Особливе значення має те, що важливі рішення про хід робіт можуть прийматися дуже швидко і найбільш адекватно ситуації, оскільки екіпаж буде перебувати безпосередньо на поверхні в реальній обстановці, на відміну від операторів і керуючих автоматичними апаратами, що знаходяться на Землі, від і до якої сигнал в обидві сторони буде йти не менше ніж півгодини.

Пілотована експедиція може нарешті отримати відповіді на питання щодо Марсу, що мучать вчених останні десятиліття, зокрема щодо природних умов планети та можливості існування на ній життя.

В разі успішного освоєння Марсу, людство змогло б розвернути на Червоній планеті масштабний проект по промисловому видобуванню цінних корисних копалин. Відомо, що корисні копалини на Землі є вичерпними, а оскільки населення постійно росте і технологічний прогрес не стоїть не місці – Земля може не уникнути катастрофічного дефіциту промислових ресурсів.

Також варто сказати про вирішення демографічних проблем Землі за рахунок колонізації Марсу. “Переїзд” землян  на Червону планету міг би стати не лише ідеальним варіантом вирішення проблеми “перенаселення Землі”, але і створенням певного запасного аеродрому. Колонізація Марсу може зіграти вирішальну роль у порятунку людства в разі глобальної катастрофи на Землі, наприклад зіткнення з астероїдом. Незважаючи на те, що ймовірність такої катастрофи невелика, необхідно про це думати, тому що в результаті глобального катаклізму людська цивілізація може зовсім припинити своє існування.

На сьогоднішній день, ці плани неможливо реалізувати, в силу того, що по-перше, для відчутного переселення необхідно транспортувати з Землі населення в масштабах, які не потягне сучасна техніка (як мінімум – мільйони людей), по-друге – забезпечити повну автономію колонії і можливості більш-менш комфортного життя на поверхні чужої планети. Вчені активно працюють над вирішенням цих проблем.

 

Проекти та ідеї польоту на Марс

Проекти польоту на Червону планету першими почали розвивати США та СРСР, як перші космічні держави. В СРСР перші варіанти комічних кораблів для експедиції на Марс почали розглядатися з 1959 року. Спочатку булы розроблені ескізи проекту марсіанського пілотованого комплексу (МПК). Потім в цьому ж секторі пішла розробка важкого міжпланетного корабля (ВМК). Він був тримісним, і його можна було вивести на навколоземну орбіту за один пуск радянської ракети-носія Н-1 з коригуванням траєкторії польоту до Марса. Цей проект не передбачав висадки екіпажу на поверхню планети.

ВМК

Але, ці розробки як і багато інших, закрили на користь участі в “місячній гонці”. Після її програшу, знову стали розглядатися політ на Марс, але в зв’язку з розпадом СРСР і економічною кризою, повернення до ідей міжпланентних польотів стало можливо тільки в 2000-х роках.

Якщо говорити про США, то технічний план польоту на Марс вперше був запропонований розробником першої в світі балістичної ракети, німецьким конструктором Вернером фон Брауном в 1948 році. Ще один німець, який переїхав в США – Віллі Лей – в 1949 році написав науково-популярну книгу «Завоювання космосу», присвячену дослідженню ближнього космосу.

У 1958 році було створено НАСА (Національне управління з аеронавтики і дослідженню космічного простору), а вже у 1960 році всі армійські проекти, пов’язані з космосом, були передані НАСА і об’єднані в створений Космічний центр Маршалла, директором якого був призначений Вернер фон Браун. У 1961 році була прийнята програма «Апполон», що ставила на меті висадку астронавтів на Місяць. Після її успіху, фон Браун запропонував зробити пілотовану місію на Марс головною метою подальшої програми пілотованих польотів НАСА.

Уже 2 грудня 2014 року NASA оголосила про свій намір відправити людей на Марс в 30-х роках цього століття. Для відпрацювання майбутнього польоту до Марса, ще в 2012 році була запропонована спеціальна попередня програма NASA під ім’ям  Asteroid Redirect Mission, приблизною ціною в 2.6 млрд доларів. Вона включає в себе захоплення міні-астероїда і виведення його на стаціонарну зворотну орбіту навколо Місяця за допомогою безпілотного космічного апарату з іонним двигуном, а потім висадку астронавтів на цей астероїд до 2025 року.

Доволі цікавими на сьогоднішній день є місії польоту на Марс, створювані приватними організаціями. Одними з найвідоміших у світі є проекти компанії SpaceX американського мільярдера Ілона Маска. Його початковим планом було побудувати на Марсі щось на зразок мініатюрної теплиці для вирощування рослин (проект Mars Oasis), проте Маск зіткнувся з проблемою відсутності ракет, здатних втілити його мрію. В результаті він заснував приватну аерокосмічну компанію, яка займається створенням техніки, що зможе доставити людину на Марс.

На даному етапі, Маск вже має ракету, що здатна полетіти на Марс, а саме Falcon Heavy. Але чи в змозі вона повноцінно доставити екіпаж до Червоної планети і повернутися назад?

Falcon Heavy дійсно є найбільш потужною ракетою-носієм, що використовується в даний момент. Вона здатна вивести на низьку опорну орбіту 63,8 тонни вантажу, що майже в 2,5 рази більше, ніж інші “серійно” літаючі в космос ракети. Для порівняння, російська ракета-носій важкого класу “Протон-М” може вивести на низьку опорну орбіту лише 23 тонни, стільки ж піднімає “молодший брат” Falcon Heavy, Falcon 9.

Також, завдяки використанню інноваційних технологій, собівартість запуску Falcon Heavy порівняно невелика – за попередніми оцінками, близько 90 мільйонів доларів. Це, з урахуванням вантажопідйомності ракети, робить її досить вигідною “космічною вантажівкою”: вартість доставки 1 тонни вантажу на низьку опорну орбіту складе близько 1,4 мільйона доларів США – удвічі менше, ніж у російського “Прогресу-М” або Falcon 9.

Показники вантажопідйомності характерні лише для виведення на низьку орбіту – першу сходинку, яку потрібно подолати космічному апарату для польоту до Марса. Для того щоб потрапити на поверхню Червоної планети, кораблю потрібно подолати дуже багато шляху.

Так, після виходу на орбіту, потрібно набрати достатню швидкість, щоб покинути поле тяжіння Землі: 11,2 кілометра в секунду. Після цього двигуни можна вимикати: більшу частину шляху до Марса корабель пролетить за інерцією. Однак з наближенням до планети у двигунів знову з’явиться робота.

Справа в тому, що корабель буде рухатися занадто швидко для того, щоб вийти на орбіту Марса. Тобто, доведеться вмикати двигуни для того, щоб загальмувати до 5 кілометрів в секунду, що дозволить кораблю вийти на орбіту Марса.

Кожен з цих етапів вимагає значних витрат палива, яке корабель змушений везти на “своєму горбу”. Простіше кажучи, в 63,8 тонн вантажу, що Falcon Heavy може підняти, повинна входити і вага цього палива, а значить реальна вантажопідйомність ракети для марсіанської місії буде істотно нижчою.

А виходом на орбіту справа не обмежується. Кораблю (або хоча б його частині) ще треба буде якимось чином приземлитися (знову-таки, витративши паливо на гальмування). А після того як космонавти закінчать на Марсі свої справи, треба буде знову злетіти, вийти на орбіту, а потім розігнатися для виходу з неї і взяти курс на Землю. Все це – додаткове паливо, а значить – додаткова вага. Іншими словами, для Falcon Heavy марсіанська місія є справою, на жаль, поки не підйомною.

У вересні 2017 року Ілон Маск представив оновлений проект реалізації системи польоту на Марс, в основі якої лежить створення космічного корабля BFR – Big Falcon Rocket.

Big Falcon Rocket повинен складатися з двох ступенів. Перша з них, прискорювач, дозволить вивести корабель на орбіту Землі, а друга буде відповідати за політ до Марса. Обидві ступені передбачається зробити багаторазовими. BFR зможе піднімати на орбіту 150 тонн вантажу, а вартість запуску буде доволі низькою.

Також, в планах Маска створити на Марсі автоматичну установку по виготовленню рідкого кисню та метану із місцевої атмосфери. За її допомогою можна буде виготовляти ракетне паливо просто на Червоній планеті, що суттєво знизить вагу необхідного вантажу. Однак багато дослідників вважають такий проект надто складним. Зокрема, вони вказують на те, що виробництво ракетного палива з ресурсів атмосфери Марса хоча і можливе теоретично, буде пов’язано з великою кількістю технічних проблем.

 

Основні складнощі пілотованого польоту на Марс та його колонізації

Не кажучи про вкрай високу вартість такої місії та складнощі у створенні космічного корабля, що відповідав би технічним вимогам, виділяють такі складнощі польоту та перебування людини на Марсі:

  • Високий рівень космічної радіації, створення захисного обладнання для космонавтів.
  • Відсутність ключових елементів, необхідних для життя людини (чисте повітря, рідка вода, повноцінне харчування).
  • Сильні сезонні і добові зміни температури.
  • Знижена сила тяжіння, що може повпливати на розвиток дегенеративних змін в організмі.
  • Зміни метаболізму, порушення сну, зниження працездатності астронавтів.
  • Психологічний аспект тривалого перебування в замкнутому просторі: когнітивні і поведінкові розлади, складності з взаємодією в команді тощо.
  • Наявність пилу з високим вмістом перхлоратів і гіпсу. Його частинки занадто малі, щоб повністю ізолюватися від них, а електростатичні властивості (в результаті тертя) здатні вивести з ладу техніку.
  • Технічні поломки, віддаленість від цивілізації.

Як би там не було, колонізація Марсу, з одного боку, не є панацеєю від усіх земних бід. Багато критиків вважають, що на Марсі поки не виявлено нічого настільки цінного, що виправдало б ризик для людей і витрати на організацію видобутку зразків і їх транспортування, а для колонізації на Землі все ще залишаються величезні незаселені території, умови на яких є набагато сприятливішими, ніж на Марсі, і освоєння яких обійдеться набагато дешевше , в тому числі Сибір, величезні простори приекваторіальних пустель і навіть цілий материк – Антарктида.

Але з іншого боку, політ на Марс став би однією з найвеличніших подій в історії людства, і дозволив би зрозуміти життєдіяльність Всесвіту по новому. Технології розвиваються з неймовірною швидкістю, тому ми впевнені, що пілотований політ на Марс – це лише справа часу.

 

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

Підписуйтесь на наш канал у Telegram

Додайте відповідь

Please enter your comment!
Please enter your name here