Сложная логистика отправки людей-исследователей на Марс

С тех пор, как люди смотрели на звезды, мы мечтали отправиться и посетить эти далекие места. И ни одно место не было объектом большего количества спекуляций, чем Марс. Теперь мы, наконец, находимся в месте, где мечта людей ступить на другую планету может стать реальностью уже при нашей жизни.

Мы понимаем, какие технологии нам нужны для отправки людей на Марс, и у нас также есть опыт отправки туда роботизированных миссий. Так когда же мы собираемся совершить следующий гигантский скачок и впервые отправить пилотируемую миссию 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 на Марс и как впервые доставим ботинки на землю. время.

Всегда через 15 лет

Учитывая недавний всплеск интереса к исследованию Марса, кажется, что мы ближе, чем когда-либо прежде, к фактической доставке людей на поверхность планеты. И тем не менее, эта цель постоянно кажется недостижимой.

После миссий «Аполлон» в 1960-х и 1970-х годах многие энтузиасты космоса предполагали, 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 околоземную орбиту.

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

У нас уже есть технология, позволяющая осуществить пилотируемую миссию на Марс, и интерес к этой теме растет. Но Хехт утверждает, что космическое сообщество и мы как вид в целом еще не взяли на себя серьезные финансовые и практические обязательства, чтобы по-настоящему осуществить миссию. Если бы мы решили это сделать, мы бы смогли. Но нам необходимо взять на себя это обязательство.

«Мы могли бы 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, как могла бы выглядеть миссия на Марс с экипажем, на самом деле есть только один практический способ добраться отсюда туда. Из-за обращения Марса вокруг Солнца год там длится чуть меньше двух земных лет. С учетом времени в пути это означает, что если вы хотите совершить путешествие с Земли на Марс, в 26-месячном цикле есть один период, когда это путешествие проще всего: когда две планеты находятся близко и можно отправить ракету в так называемый переход Хомана. орбита.

«В этом 26-месячном цикле есть одно волшебное место», — объяснил Хехт. Когда ракета стартует с Земли в нужное время, она может пересечь орбиту Марса одновременно с Марсом. «Это как перестроиться на шоссе».

Хотя отправить корабль на Марс и по другим орбитам можно, это сложнее, опаснее и намного дороже. Таким образом, этот 26-месячный цикл накладывает практический предел на то, когда мы можем отправлять миссии на Марс. Вот почему миссии на Марс часто запускаются примерно в одно и то же время, как, например, три космических корабля, запущенные летом 2020 года — марсоход НАСА «Настойчивость», китайская миссия «Тяньвэнь-1» и миссия ОАЭ «Надежда».

И есть эквивалентная возможность вернуться в другом направлении. Это создает прагматичную основу того, как будет выглядеть миссия на Марс с экипажем: шести- или семимесячное путешествие. от Земли до Марса, чуть больше 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 миссия создает проблемы, поскольку это более длительная миссия, чем мы привыкли отправлять людей. Миссии на Луну длились всего несколько дней, а ротация экипажа на Международной космической станции обычно длится от шести месяцев до одного года.

Пребывание людей на поверхности Марса в течение примерно 18 месяцев дает им возможность заняться серьезной наукой и исследованиями, но это также несет в себе гораздо больший риск. Если во время миссии на Марс возникнет проблема, будет чрезвычайно сложно — если вообще возможно — отправить помощь или припасы с Земли. Если что-то пойдет не так, астронавты останутся одни.

«Никто из тех, кто близок к этому, не питает никаких иллюзий относительно того, что это безопасно», — сказал Хехт. Из угроза здоровью от радиационного воздействия от рисков при запуске и посадке до возникающих проблем, с которыми вы провести полтора года в стесненных условиях где без скафандра выйти на улицу нельзя: «Это рискованная затея».

Вот почему при планировании миссии с экипажем основное внимание уделяется доставке 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 во время предыдущего окна 26-месячного цикла, чтобы она была готова к прибытию астронавтов. Вам необходимо убедиться, что самые основные потребности астронавтов, такие как кислород и вода, уже удовлетворены.

Проект Хехта MOXIE является одним из примеров технологии, которая позволит осуществить пилотируемую миссию на Марс и снизить ее риски. Это способ получения кислорода из обильного углекислого газа в марсианской атмосфере. версия технологии в настоящее время находится внутри марсохода Perseverance и прошла несколько успешных запусков. уже. Увеличенную 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 одной из причин поехать на Луну является подготовка к пилотируемой миссии на Луну. Марс.

Как выразился в недавнем отчете бывший администратор НАСА Джим Брайденстайн: «НАСА всегда стремилось к исследованию Марса человеком. Теперь, когда люди вернутся на Луну через четыре года, чтобы наладить устойчивое исследование Луны К концу десятилетия мы сможем ясно увидеть, что Луна является важной ступенькой на пути к Красной планете. Научившись жить и работать на Луне, мы будем все ближе и ближе приближаться к нашему следующему гигантскому скачку в поисках жизни дальше в Солнечной системе».

Однако то, 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 принесут пользу в будущих начинаниях. Астронавт Артемиды Кьелл Линдгрен рассказал Digital Trends когда мы брали у него интервью о целях миссии «Артемида».

Но другие, такие как Хехт, скептически относятся к тому, насколько много можно узнать о миссии на Марс, отправившись на Луну. «Честно говоря, мне трудно 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. с которыми столкнутся астронавты, наличие или отсутствие атмосферы и то, как это влияет на приземление, 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, астероид это или Луна — дает нам опыт действий за пределами Земли».

Дело не в том, что люди, выступающие за миссию на Марс, против посещения Луны — вообще сторонники освоения космоса. поддерживать больше миссий всех видов — скорее, если мы хотим отправиться на Марс, нам следует сосредоточиться на Марсе и его уникальном вызовы.

Станция МакМердо на Красной планете.

Много говорят о футуристических городах на Марсе и о том, что сотни или даже тысячи людей будут жить там в долгосрочной перспективе. Но надуманные идеи вряд ли реализуются в ближайшее время. Вместо этого более реалистичным видением был бы аванпост научных исследований, такой как база МакМердо в Антарктиде, с горсткой астронавтов, проводящих там время в 18-месячные смены.

Было бы реально организовать первую пилотируемую миссию на Марс в течение 20–25 лет и создать там исследовательский пост в течение следующих десятилетий.

Хотя такая миссия могла бы быть спланирована и осуществлена ​​одной страной, миссия могла бы быть более эффективной, если бы в ней участвовали разные страны. В настоящее время НАСА тесно сотрудничает с другими космическими агентствами, такими как Европейское космическое агентство (ЕКА) и Японское космическое агентство. 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, в этой первой миссии [на Марс] будут участвовать не только НАСА и не только Соединенные Штаты, — сказал Хехт. — Надеюсь, в ней будет участвовать и Китай, так что не будет одной точки отказа. Это будет продолжаться, если один из партнеров решит пойти куда-то еще».

В проекте будут участвовать не только государственные учреждения. Такие компании, как SpaceX, Blue Origin и Boeing, активно участвуют в космических миссиях, и вы можно ожидать, что они будут задействованы в качестве субподрядчиков или даже руководителей проектов в будущих миссиях на Марс. хорошо.

Зачем ехать на Марс?

Всякий раз, когда всплывает тема пилотируемой миссии на Марс, всегда находятся люди, которые возражают против времени и денег, которые потребуются для такого предприятия, и утверждают, что эти деньги лучше потратить на решение проблем здесь, на Земля. И, несомненно, особенно в последний год мы стали свидетелями трещин в системах, которые должны удовлетворять основные потребности многих людей, такие как жилье, образование и здравоохранение.

Но, отмечает Хехт, мы тратим деньги не только на удовлетворение основных потребностей жизни. Он описал, как отчаянно пытался собрать 1 миллион долларов для размещения на Марсе нового научного оборудования, а также включал телевизор, чтобы посмотреть рекламу, которая крутилась во время Суперкубка. Стоимость каждого 30-секундного ролика могла бы окупить его оборудование в несколько раз.

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

Когда дело доходит до освоения космоса, у нас есть возможность учить и вдохновлять и, что, возможно, самое важное, лучше понимать 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 в результате исследования

Многие сторонники исследования Марса будут утверждать, что нам следует отправиться на Марс, потому что там мы можем узнать кое-что о Земле. От учебы некоторые из старейших горных пород Солнечной системы узнать о формировании Земли, изучить климат Чтобы получить представление о насущной проблеме изменения климата, существует множество способов, которыми открытия, сделанные на Марсе, могут улучшить жизнь здесь, на Земле.

Но, по мнению Хехта, попытка оправдать космические миссии таким образом «противоречит истории. В том смысле, что да, всегда были ощутимые выгоды [от разведки]. Но мы не очень хорошо их предсказывали. Вот что в этом замечательного. Вы идете и исследуете что-то новое и узнаете то, чего никогда не ожидали узнать».

Мы просто не знаем, что мы обнаружим на Марсе, пока не отправимся туда. Это всегда было верно в отношении научных открытий — от случайных открытий пенициллина или рентгеновских лучей до того, как технология, разработанная для лунных миссий Аполлона приведет к созданию более совершенных аппаратов для диализа почек и усовершенствованного защитного оборудования для пожарных.

Помимо прагматических преимуществ развития технологий и научных знаний, существует более глубокий стимул для исследований. «Стремление к знаниям — это то, что делает нас людьми», — сказал Хехт.

«Мы занимаемся этим с тех пор, как впервые ударили два камня вместе. Мы стремимся к знаниям. А освоение новых мест — вот почему нет уголка земного шара, куда бы не ступала нога человека, включая дно океана. Вот что мы делаем».

Рекомендации редакции

• Космическая связь: как первые люди на Марсе будут общаться с Землей
• Астропсихология: как остаться в здравом уме на Марсе
• Электростанции на других планетах: как мы будем производить электроэнергию на Марсе
• Сбор гидратации: как будущие поселенцы будут создавать и собирать воду на Марсе
• Астросельское хозяйство: как мы будем выращивать урожай на Марсе