Сложная логистика отправки людей-исследователей на Марс

С тех пор, как люди смотрели на звезды, мы мечтали отправиться в путешествие и посетить эти далекие места. И ни одно место не было предметом большего количества спекуляций, чем Марс. Теперь мы, наконец, подошли к тому моменту, когда мечта человека, ступившего на другую планету, может стать реальностью еще при нашей жизни.

Мы понимаем, какие технологии нужны для отправки людей на Марс, и у нас есть опыт отправки туда роботизированных миссий. Итак, когда мы собираемся совершить следующий гигантский скачок и впервые отправить миссию с экипажем на другую планету? И что для этого потребуется?

Мы поговорили с космическим экспертом Майклом Хехтом из Массачусетского технологического института, ветераном Лаборатории реактивного движения и главным исследователем Прибор для производства кислорода MOXIE на марсоходе Perseverance, чтобы понять, как мы доберемся с Земли до Марса — и как мы впервые окажемся на земле. время.

Всегда 15 лет

С недавним всплеском интереса к исследованию Марса кажется, что мы как никогда близки к тому, чтобы на самом деле вывести людей на поверхность планеты. И все же, это также цель, которая постоянно кажется недостижимой.

После миссий «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах многие энтузиасты космоса полагали, что мы продолжим достигать и исследовать и перейдем к следующей цели исследования: Марсу. Но общественный интерес угас, поддержка Аполлона иссякла, и с тех пор люди не покидали орбиту Земли.

В последующие десятилетия многие предполагали, что люди ступят на Марс всего через 15 лет; что неизбежно скоро мы окажемся на красной планете. Но конкретный, серьезный план миссии по отправке людей на Марс еще не реализован.

У нас есть технология, позволяющая осуществить миссию на Марс с экипажем, и интерес к этой теме растет. Но Хехт утверждает, что космическое сообщество и мы как вид в целом еще не взяли на себя серьезных финансовых и практических обязательств, чтобы действительно осуществить миссию. Если бы мы решили сделать это, мы могли бы. Но мы должны взять на себя это обязательство.

«Мы могли пойти за Аполлоном», — сказал Хехт. «Это было бы тяжело и опасно. Но теперь мы можем сделать это более безопасно. Мы могли уйти тогда, и мы можем уйти сейчас».

Одно волшебное место в цикле

Пытаясь представить себе, как может выглядеть марсианская миссия с экипажем, на самом деле есть только один практический способ добраться отсюда туда. Из-за обращения Марса вокруг Солнца год здесь длится чуть меньше двух земных лет. С учетом времени в пути это означает, что если вы хотите отправиться с Земли на Марс, в 26-месячном цикле есть один период, когда это путешествие проще всего: когда две планеты находятся близко и ракета может быть отправлена ​​​​в то, что называется передачей Хомана. орбита.

«В этом 26-месячном цикле есть одно волшебное место», — объяснил Хект. Когда ракета стартует с Земли в нужное время, она может пересечь орбиту Марса в то же время, что и Марс. «Это как перестроиться на шоссе».

Хотя отправить аппарат на Марс можно и с других орбит, но это сложнее, опаснее и намного дороже. Таким образом, этот 26-месячный цикл накладывает практические ограничения на то, когда мы можем отправлять миссии на Марс. Вот почему марсианские миссии часто запускаются примерно в одно и то же время, например, три космических корабля, запущенных летом 2020 года — марсоход НАСА «Настойчивость», китайская миссия «Тяньвэнь-1» и миссия «Надежда» ОАЭ.

И есть эквивалентная возможность вернуться в другом направлении. Это создает прагматические рамки вокруг того, как будет выглядеть пилотируемая марсианская миссия: шести- или семимесячное путешествие. от Земли до Марса, чуть более полутора лет на поверхности и еще шесть или семь месяцев впереди. назад. В общей сложности это примерно трехлетняя миссия.

Более длинная миссия, чем мы привыкли

Эта трехлетняя продолжительность миссии создает проблемы, поскольку это более длинная миссия, чем мы привыкли отправлять людей. Полеты на Луну длились всего несколько дней, а смена экипажа на Международной космической станции обычно длится от шести месяцев до одного года.

Нахождение людей на поверхности Марса около 18 месяцев дает им возможность заняться серьезной наукой и исследованиями, но это также сопряжено с гораздо большим риском. Если в марсианской миссии возникнут проблемы, будет чрезвычайно сложно — если вообще возможно — отправить помощь или припасы с Земли. Если что-то пойдет не так, астронавты будут предоставлены сами себе.

«Никто, кто близок к этому, не питает никаких иллюзий, что это безопасно», — сказал Хехт. Из угроза здоровью радиационного облучения к рискам при взлете и посадке к возникающим проблемам, которые вы провести полтора года в стесненных условиях где нельзя выходить на улицу без скафандра: «Это рискованное предприятие».

Вот почему основное внимание при планировании миссии с экипажем уделяется установке как можно большего количества необходимого оборудования до того, как кто-либо покинет Землю. Чтобы свести к минимуму риски для астронавтов, вы должны отправить машины и оборудование на планету в течение предыдущего окна в 26-месячном цикле, чтобы она была готова к прибытию астронавтов. Вы должны убедиться, что самые основные потребности космонавтов, такие как кислород и вода, уже удовлетворены.

Проект Хехта MOXIE является одним из примеров технологии, которая позволила бы пилотируемой миссии на Марс и снизить ее риски. Это способ производства кислорода из обильного количества углекислого газа в марсианской атмосфере и небольшой версия технологии в настоящее время находится внутри марсохода Perseverance и прошла несколько успешных запусков. уже. Более крупную версию этой технологии можно было бы отправить на Марс вместе с большим кислородным баллоном, который можно было бы заполнить кислородом, готовым к прибытию марсианского экипажа.

Луна на Марс?

НАСА планирует вернуться к исследованию космоса с помощью предстоящих миссий «Артемида» на Луну. Агентство постоянно заявляло, что одна из причин полетов на Луну — это подготовка к миссии с экипажем. Марс.

Как сказал в недавнем отчете бывший администратор НАСА Джим Брайденстайн, «НАСА всегда нацеливалось на исследование Марса человеком. Теперь, когда люди вернутся на Луну через четыре года, чтобы организовать устойчивое исследование Луны с помощью В конце десятилетия мы можем ясно видеть, что Луна является важной ступенькой на пути к красной планете. Обучение жизни и работе на Луне будет приближать нас к следующему гигантскому прыжку, поскольку мы будем искать жизнь дальше в Солнечной системе».

Однако вопрос о том, насколько миссии на Луну аналогичны миссиям на Марс, является предметом споров в космическом сообществе. Некоторые утверждают, что любое освоение человеком космоса поможет создать знания, технологии и процедуры, которые пригодятся в будущих начинаниях. Астронавт Artemis Кьелл Линдгрен сказал Digital Trends когда мы взяли у него интервью о целях миссий Артемиды.

Но другие, такие как Хехт, скептически относятся к тому, как много можно узнать о марсианской миссии, отправившись на Луну. «Честно говоря, я изо всех сил пытаюсь найти что-то общее между ними», — сказал Хехт. Он указал на различия между Марсом и Луной с точки зрения продолжительности полетов, гравитации и пылевой среды, которые столкнутся астронавты, наличие или отсутствие атмосферы и то, как это повлияет на посадку, а также ресурсы, которые доступный. «Я просто не рассматриваю это как ступеньку».

Что касается Марса, Хехт сказал: «Я не думаю, что вы практикуетесь, отправляясь куда-то еще. Но я понимаю точку зрения людей, которые говорят, что путешествие куда угодно — неважно, на астероид или на Луну — дает нам опыт работы за пределами Земли».

Дело не в том, что люди, которые выступают за полет на Марс, против посещения Луны — сторонники освоения космоса в целом поддерживать больше миссий всех видов — скорее, если мы хотим отправиться на Марс, мы должны сосредоточиться на Марсе и его уникальном проблемы.

Станция Мак-Мердо для красной планеты

Много говорят о футуристических городах на Марсе и о том, что сотни или даже тысячи людей будут жить там долго. Но маловероятно, что в ближайшее время появятся надуманные идеи. Вместо этого более реалистичным видением был бы научно-исследовательский аванпост, такой как база Мак-Мердо в Антарктиде, где горстка астронавтов проводила бы время там в течение 18-месячных смен.

Первую пилотируемую миссию на Марс можно было бы организовать в течение 20–25 лет, а в ближайшие десятилетия создать там исследовательский форпост.

Хотя такая миссия может быть спланирована и выполнена одной страной, миссия может быть более надежной, если в нее будут вовлечены разные страны. В настоящее время НАСА тесно сотрудничает с другими космическими агентствами, такими как Европейское космическое агентство (ЕКА) и Японское Космическое агентство (JAXA), но существует раскол между США и одним из крупнейших игроков в космических миссиях: Китаем. Пока неясно, захотят ли эти разные агентства работать вместе над будущей миссией на Марс.

«Надеюсь, что в этой первой миссии [на Марс] будет участвовать не только НАСА и не только Соединенные Штаты, — сказал Хехт, — надеюсь, в ней также будет участвовать Китай, так что не будет одной точки отказа. Это будет продолжаться, если один из партнеров решит пойти куда-то еще».

В проект будут вовлечены не только государственные структуры. Такие компании, как SpaceX, Blue Origin и Boeing, активно участвуют в космических миссиях. можно ожидать, что они будут участвовать в качестве субподрядчиков или даже руководителей проектов в будущих марсианских миссиях. хорошо.

Зачем лететь на Марс?

Всякий раз, когда поднимается тема пилотируемой миссии на Марс, всегда найдутся люди, которые возражают против времени и времени. деньги, которые потребуются для такого предприятия, и утверждают, что эти деньги лучше потратить на решение проблем здесь, на Земля. И, несомненно, особенно в прошлом году мы видели трещины в системах, которые должны удовлетворять основные потребности многих, такие как жилье, образование и здравоохранение.

Но, отмечает Хехт, мы тратим деньги не только на удовлетворение основных жизненных потребностей. Он описал, как отчаянно пытался наскрести 1 миллион долларов, чтобы доставить на Марс новое научное оборудование, и включал телевизор, чтобы посмотреть рекламу, которая транслировалась во время Суперкубка. Стоимость каждого 30-секундного ролика могла бы в несколько раз окупить его оборудование.

«Мы тратим деньги на всякие глупости вроде рекламы Суперкубка, — сказал он. «И очень многие из них связаны с нашим личным наслаждением жизнью и самореализацией — будь то спорт, библиотеки, искусство, музыка или парки. Мы были бы довольно плохим оправданием для общества, если бы единственными вещами, на которые мы тратили деньги, были еда и кров».

Когда дело доходит до освоения космоса, у нас есть возможность учить и вдохновлять, и, что, пожалуй, важнее всего, лучше понять вселенную и наше место в ней. Если мы хотим ответить на некоторые из самых важных вопросов в жизни: откуда мы пришли и одиноки ли мы во Вселенной, — тогда нам нужно выйти за пределы нашей планеты и исследовать ее.

Что мы узнаем из разведки

Многие сторонники исследования Марса будут утверждать, что мы должны отправиться на Марс, потому что там мы можем узнать кое-что о Земле. Из учебы одни из древнейших горных пород в Солнечной системе узнать о формировании Земли к изучению климат Чтобы получить представление о насущной проблеме изменения климата, есть много способов, которыми открытия, сделанные на Марсе, могут улучшить жизнь здесь, на Земле.

Но для Хехта попытка оправдать космические миссии таким образом «бросает вызов истории. В том смысле, что да, всегда были эти ощутимые выгоды [для разведки]. Но мы не очень хорошо их предсказывали. Вот что в нем замечательно. Вы идете и исследуете что-то новое, и вы узнаете то, что никогда не ожидали узнать».

Мы просто не знаем, что обнаружим на Марсе, пока не отправимся туда. Это всегда было верно для научных открытий — от случайного открытия пенициллина или рентгеновских лучей до того, как технология, разработанная для лунных миссий Аполлона привести к улучшению аппаратов для почечного диализа и улучшению защитного снаряжения для пожарных.

И помимо прагматических преимуществ развития технологий и научных знаний, есть более глубокий стимул для исследований. «Стремление к знаниям делает нас людьми», — сказал Хехт.

«Мы делаем это с тех пор, как впервые столкнули два камня вместе. Мы стремимся к знаниям. А исследование новых мест — вот почему нет уголка земного шара, где бы не ступала нога человека, включая дно океана. Это то, что мы делаем».

Рекомендации редакции

• Космическая связь: как первые люди на Марсе будут общаться с Землей
• Астропсихология: как оставаться в здравом уме на Марсе
• Электростанции на других планетах: как мы будем генерировать электричество на Марсе
• Сбор гидратации: как будущие поселенцы будут создавать и собирать воду на Марсе
• Астроземледелие: как мы будем выращивать урожай на Марсе