Напечатать дом на 3D-принтере, подышать водорослями и зарыться под землю: как правильно колонизировать Марс
До Марса надо не только долететь, с него надо еще и вернуться. Приоритетно живым, в идеале — с пробами земли и воздуха. Чтобы это сделать, человечеству нужны мощные космические корабли, а на самом Марсе — продуманные до мелочей жилые базы. Как всё это сделать и насколько мы близки к достижению цели, рассказывает Вероника Павлюченко, инженер Молодежного космического центра МГТУ им. Н. Э. Баумана и участница проекта «Ученый говорит» Российского общества «Знание».
Как подготовиться к полету в космос физически?
Надо бегать, плавать, прыгать, подтягиваться, отжиматься и нырять. К примеру, на экзамене в Роскосмосе вы должны пробежать один километр за 3 минуты и 30 секунд, подтянуться 12 раз, простоять на одной ноге с закрытыми глазами не меньше 45 секунд и сделать еще несколько упражнений, включая прыжки с поворотами на батуте.
И это лишь отборочные испытания. Дальше нужно тренироваться еще два года — проходить курсы общей подготовки, чтобы изучить строение космических кораблей, карту звездного неба, космическую навигацию, отработать штатные и внештатные ситуации, подготовить свой организм к перегрузкам и в итоге стать космонавтом-испытателем. Затем следуют еще два года тренировок, но уже групповых. А после этого — примерно год тренировок для отработки конкретного полета.
То есть каких-то пять лет физического и умственного труда — и кресло в космической ракете ваше. Разумеется, если врачебно-экспертная комиссия не отстранит вас на одном из этапов подготовки и если вас утвердят членом экипажа. На практике очередь в кресло космонавта может занимать около десяти лет.
Как подготовиться к полету в космос ментально?
Будущий космонавт должен хорошо ладить с другими членами команды, переносить одиночество, без проблем находиться в замкнутом пространстве и уметь быстро собираться в стрессовой ситуации. Всё это тоже оттачивается.
К примеру, в рамках общей космической подготовки кандидата помещают в сурдокамеру — изолированную и звуконепроницаемую комнату с искусственным освещением. Там он находится трое суток, из которых двое проводит на ногах, выполняя ту или иную деятельность.
Другое важное упражнение — прыжки с парашютом. Во время полета кандидат получает различные задания, и ему нужно успеть их выполнить до того, как парашют раскроется.
Через это проходят будущие космонавты, которые отправятся «всего лишь» на МКС. Перед полетом на Марс подготовка будет куда серьезнее. Одним из примеров может служить эксперимент «Марс-500», участники которого находились 520 дней в изоляции, а именно это и предстоит будущим покорителям Марса. Подобные проекты помогают смоделировать поведение космонавтов в жестких условиях, узнать, насколько хорошо они ладят друг с другом и что делают, когда связь с Землей прерывается на двадцать и более минут.
После этого космонавты должны «прибыть» на Марс. Там непривычное для землянина гравитационное поле, повышенный уровень радиации, частые песчаные бури и другой состав атмосферы. Это значит, что на поверхности Марса космонавт сможет находиться только в скафандре, в котором даже простое движение кистью сравнимо с упражнением с эспандером. А космонавту придется не просто шевелить пальцами, а участвовать в строительстве марсианской базы.
Есть и неочевидные сложности. К примеру, на Марсе отсутствует привычный ландшафт. Жители городов часто ориентируются по улицам и домам, жители горной местности — по горам. Марсианский ландшафт скорее напоминает пустошь. Новый горизонт может стать для космонавта последней каплей, когда он окажется без сил и почувствует, что дом слишком далеко. И ко всему этому лучше подготовиться на Земле.
На чем лететь на Марс?
При большом желании человек может улететь на Марс уже сейчас. Только он не вернется. Потому что космические аппараты, которые есть в арсенале человечества, не предназначены для повторного запуска с другой планеты и тем более — запуска, с которым справятся несколько человек.
Лететь до Марса около 200–220 дней. Это значит, что космический аппарат должен быть оснащен бытовым отсеком — помещением, в котором сможет расположиться команда. У некоторых космических аппаратов НАСА нет бытового отсека, потому что время полета до МКС невелико и в таком отсеке нет надобности. Чтобы долететь до станции и вернуться на Землю, достаточно спускаемого аппарата с ускорителями, в котором космонавты находятся пристегнутыми к креслу.
Сейчас ближе всего к системе, которая сможет довезти космонавтов до Марса и вернуть обратно, подобрались ракета-носитель Super Heavy и корабль SpaceShip, разработанные SpaceX. Они предназначены для перевозки грузов и людей, но пока проходят испытания. В будущем именно ракету-носитель Super Heavy SpaceX планирует использовать для космических путешествий, где первая остановка — Луна, а вторая — Марс.
Роскосмос на данный момент разрабатывает ПТК — пилотируемый транспортный корабль. ПТК должен доставить команду на Луну, а затем увезти обратно. Именно его разработка ляжет в основу будущих марсианских миссий.
Без спутника Земли, к сожалению, обойтись нельзя, потому что сначала человечеству нужно научиться делать всё на Луне, а уже потом на Марсе.
Но вернемся к покорению космоса. Даже если подходящий космический аппарат будет создан, команде не помешает подстраховка — станция на орбите Марса. На ней будет еда, оборудование и запас ускорителей. Так космонавты смогут с Земли долететь до станции, пересесть на корабль со спускаемым аппаратом, спуститься на Марс, после работы вернуться на станцию, пересесть на первый корабль или поменять ускоритель и полететь на Землю. Но этот вариант подходит для уже обустроенной базы на Марсе. То есть сначала всё же придется долететь до Красной планеты без подстраховки.
Что делать на Марсе?
Если разделить полет на Марс на несколько этапов, то в рамках первого нужно просто приземлиться и улететь обратно. По масштабу это событие будет соизмеримо с высадкой на Луну в 1969 году.
На втором этапе команде предстоит обустраивать марсианский быт. Речь идет не о колонии, а о первом жилом модуле. Его можно привезти с собой или построить прямо на планете.
За основу привозного модуля можно взять модули из проекта «Барминград». Он был разработан советским конструктором Владимиром Барминым еще в 1980-е годы и представлял собой лунную базу. «Барминград» продуман до мелочей, вплоть до цвета стен внутри жилого комплекса и сменяющихся на лжеокнах пейзажей.
Такой комплекс после сборки нужно будет засыпать грунтом — для защиты от радиации. Либо его можно развернуть в подземных тоннелях, которые оставила после себя марсианская лава. Однако существование этих тоннелей пока стопроцентно не доказано.
Если же научное сообщество решит, что жилье на Марсе лучше строить, то после прилета космонавты, скорее всего, не будут лепить кирпичи и вытесывать камни, а запустят аппарат, который напоминает 3D-принтер. Только вместо пластика в нем будет марсианский грунт.
Также есть вариант привезти и построить всё это удаленно. То есть сначала на Марс прилетают автоматизированные системы, а уже потом люди. Экипажу наверняка придется что-то дорабатывать, но доработать всё же проще, чем строить с нуля.
Третий этап — обеспечить минимальный уровень жизни в модуле: оборудовать место для сна, приема пищи, работы, хранения, релаксации, запустить очистные сооружения, систему поставки кислорода и воды.
Как выйти на самообеспечение на Марсе?
С кислородом дела обстоят довольно просто. Его могут генерировать определенные типы водорослей — для них он продукт жизнедеятельности. Сейчас лидером среди таких водорослей стала хлорелла. Мало того что она потребляет углекислый газ и продуцирует кислород, так еще и сама весьма питательна: витаминов и белков в ней — что песку на Марсе.
После кислорода важнейший элемент — это вода. Она на Марсе есть, хоть и в виде льда — средняя температура там −60 °C. Но лед можно плавить, а полученную воду очищать и употреблять.
Питаться космонавты сначала будут классической космической едой в тюбиках и синтетическим мясом — коровы не будут пастись на марсианских лугах, — а затем выращенной на Марсе пищей. Некоторые жилые модули специалисты оборудуют под оранжереи. Растения, в первую очередь пшено, гречиха, овощи, будут выращиваться в специальных боксах. А когда рассада окрепнет, ее перенесут в обработанную и прогретую марсианскую почву.
Продолжительность экспедиции и аппараты-курьеры
Космонавты будут работать на Марсе вахтовым методом: прилетела одна группа, потом другая. Меняться команды смогут примерно раз в 26 месяцев, то есть раз в два года и два месяца — так будет выгоднее. Дело в том, что Земля и Марс движутся по своим орбитам и то сближаются, то отдаляются. Те временные промежутки, когда Земля и Марс находятся максимально близко друг к другу, называются «окнами старта». Лететь на Марс с Земли и наоборот лучше именно в этот момент. Можно и раньше, но тогда потребуется больше топлива и времени.
В течение этих двух лет космонавты будут не только обустраивать быт, но и заниматься исследовательской деятельностью: изучать почву, воду, воздух, фиксировать климатические изменения и далее по списку.
Но отправлять свои наработки, пробы веществ и анализы крови они смогут чаще, чем менять вахту. Потому что к тому моменту на Марсе уже вовсю будут работать космические аппараты, предназначенные для перевозки малых грузов, — такие аппараты-курьеры. Первый подобный аппарат сможет привезти камни с Марса уже в 2033 году.
Можно ли смотреть на Марсе тиктоки?
Два года без прокрастинации — дело серьезное. Поэтому команде исследователей будет жизненно важно провести на Марс интернет. Для этого им придется создать на планете спутниковую группировку, чтобы космонавты были всегда на связи, которая, в свою очередь, подключится к спутникам Земли. Но задержку сигнала примерно в 12 минут убрать не удастся. Так что про смешные видео в ближайшие годы на Марсе можно забыть — они будут слишком долго грузиться.
Проект Российского общества «Знание» «Ученый говорит» — это короткие выступления молодых ученых России в формате интерактивных лекций, научных батлов, экскурсий, выступлений с VR-сопровождением. Ключевая миссия организации — сделать достоверный и познавательный контент доступным для жителей даже самых удаленных и труднодоступных уголков нашей страны.
Больше информации о деятельности Российского общества «Знание» — на сайте и в социальных сетях проекта: «ВКонтакте», Telegram.
