Складна логістика відправки людей-дослідників на Марс

З тих пір, як люди дивилися на зірки, ми мріяли вирушити й відвідати ці далекі місця. І жодне місце не було об’єктом таких спекуляцій, як Марс. Тепер ми нарешті дійшли до місця, де мрія про те, щоб нога людей ступила на іншу планету, може стати реальністю ще за нашого життя.

Ми розуміємо технологію, яка нам потрібна, щоб відправити людей на Марс, і ми також маємо досвід відправки туди роботизованих місій. Отже, коли ми зробимо наступний гігантський стрибок і вперше відправимо місію з екіпажем на іншу планету? І що потрібно для цього?

Ми поговорили з космічним експертом Майклом Хехтом з Массачусетського технологічного інституту, ветераном Лабораторії реактивного руху та головним дослідником Інструмент MOXIE для виробництва кисню на марсоході Perseverance, щоб зрозуміти, як ми потрапимо із Землі на Марс — і як ми вперше спустимося на землю час.

Завжди через 15 років

З огляду на недавній шквал інтересу до дослідження Марса, здається, що ми ближче, ніж будь-коли раніше, до того, щоб справді вивести людей на поверхню планети. І все ж це також мета, яка постійно здається недосяжною.

Після місій «Аполлон» у 1960-х і 1970-х роках багато космічних ентузіастів припускали, що ми продовжимо досягати та досліджувати та перейдемо до наступної мети для дослідження: Марса. Але інтерес громадськості згас, підтримка «Аполлона» зникла, і відтоді люди не залишали навколоземну орбіту.

Протягом наступних десятиліть багато хто припускав, що люди ступлять на Марс лише через 15 років; що ми неминуче скоро опинимося на червоній планеті. Але конкретний, серйозний план місії з відправлення людей на Марс ще не реалізований.

Зараз у нас є технологія для здійснення місії на Марс з екіпажем, і інтерес до цієї теми зростає. Але Гехт стверджує, що космічне співтовариство і ми як вид загалом ще повинні взяти серйозні фінансові та практичні зобов’язання, щоб справді здійснити місію. Якби ми вирішили це зробити, ми могли б. Але ми повинні взяти на себе це зобов’язання.

«Ми могли б піти за Аполлоном», — сказав Гехт. «Це було б важко, і це було б небезпечно. Але тепер ми можемо зробити це більш безпечно. Ми могли піти тоді, і ми можемо піти зараз».

Одне чарівне місце в циклі

Намагаючись уявити, як може виглядати марсіанська місія з екіпажем, насправді є лише один практичний спосіб дістатися звідси туди. Через орбіту Марса навколо Сонця рік там триває трохи менше двох земних. Враховуючи час подорожі, це означає, що якщо ви хочете подорожувати із Землі на Марс, у 26-місячному циклі є один період, коли ця подорож найпростіша: коли дві планети близькі і ракету можна відправити в так звану передачу Гомана орбіта.

«У цьому 26-місячному циклі є одне чарівне місце», — пояснив Гехт. Коли ракета стартує з Землі в потрібний час, вона може перетнути орбіту Марса одночасно з Марсом. «Це як зміна смуги руху на шосе».

Хоча можна відправити корабель на Марс за допомогою інших орбіт, це складніше, небезпечніше та набагато дорожче. Таким чином, цей 26-місячний цикл ставить практичне обмеження на те, коли ми можемо відправляти місії на Марс. Ось чому місії на Марс часто запускаються приблизно в один і той же час, як три космічні апарати, запущені влітку 2020 року — марсохід NASA Perseverance, китайська місія Tianwen-1 і місія Hope в ОАЕ.

І є еквівалентна можливість повернутися в іншому напрямку. Це прагматично визначає те, як виглядатиме марсіанська місія з екіпажем: шести- або семимісячна подорож від Землі до Марса, трохи більше півтора року на поверхні, і ще шість-сім місяців назад. Загалом це приблизно трирічна місія.

Тривала місія, ніж ми звикли

Ця трирічна місія створює труднощі, оскільки це довша місія, ніж ми звикли відправляти людей. Місії на Місяць тривали лише кілька днів, а ротація екіпажу на Міжнародній космічній станції зазвичай триває від шести місяців до одного року.

Перебування людей на поверхні Марса протягом приблизно 18 місяців дає їм можливість зайнятися серйозною наукою та дослідженнями, але це також несе в собі набагато більший ризик. Якщо під час марсіанської місії виникне проблема, буде надзвичайно важко — якщо не неможливо — надіслати допомогу чи постачання із Землі. Якщо щось піде не так, астронавти будуть самі.

«Ніхто, хто близький до цього, не має ілюзій, що це безпечно», — сказав Гехт. Від небезпека радіаційного опромінення для здоров'я до ризиків під час запуску та посадки до проблем, які виникають у вас провести півтора року в тісноті де без скафандра не можна вийти на вулицю: «Це ризикована затія».

Ось чому основна увага при плануванні місії з екіпажем полягає в тому, щоб отримати якомога більше необхідного обладнання до того, як хтось покине Землю. Щоб мінімізувати ризики для астронавтів, ви повинні відправити машини та обладнання на планету протягом попереднього вікна 26-місячного циклу, щоб вона була готова до прибуття астронавтів. Ви повинні переконатися, що основні потреби астронавтів, такі як кисень і вода, вже задоволені.

Проект MOXIE Хехта є одним із прикладів технології, яка уможливить місію на Марс з екіпажем і зменшить ризики. Це спосіб виробництва кисню з великої кількості вуглекислого газу в марсіанській атмосфері, і невеликий Версія технології наразі знаходиться в марсоході Perseverance і мала кілька успішних запусків вже. Більшу версію цієї технології можна було б відправити на Марс разом із великим кисневим баком, який можна було б наповнити киснем, готовим до прибуття марсіанського екіпажу.

Місяць на Марс?

NASA планує повернутися до дослідження космосу людиною з майбутніми місіями Artemis на Місяць, і Агентство постійно заявляло, що однією з причин подорожі на Місяць є підготовка до місії з екіпажем Марс.

Як зазначив колишній адміністратор NASA Джим Брайденстайн у недавньому звіті, «NASA завжди націлювалося на дослідження Марса людьми. Тепер, коли люди повернуться на Місяць через чотири роки, щоб почати стале дослідження Місяця Наприкінці десятиліття ми можемо чітко бачити, що Місяць є важливою сходинкою до червоної планети. Навчання жити та працювати на Місяці наблизить нас до наступного гігантського стрибка, коли ми будемо шукати життя далі в Сонячній системі».

Однак, наскільки місії на Місяць аналогічні місіям на Марс, є предметом дебатів у космічній спільноті. Дехто стверджує, що будь-яке дослідження космосу людиною допоможе створити знання, технології та процедури, які принесуть користь у майбутніх починаннях — ось що Про це Digital Trends розповів астронавт Artemis Келл Ліндгрен коли ми брали у нього інтерв’ю про цілі місії Artemis.

Але інші, як-от Гехт, скептично ставляться до того, скільки можна дізнатися про марсіанську місію, відправившись на Місяць. «Чесно кажучи, мені важко знайти спільні риси між ними», — сказав Гехт. Він вказав на відмінності між Марсом і Місяцем з точки зору тривалості подорожей, гравітації та пилового середовища, з якими зіткнуться астронавти, наявність чи відсутність атмосфери та як це впливає на посадку, а також ресурси, які доступний. «Я просто не сприймаю це як сходинку».

Що стосується Марса, Гехт сказав: «Я не думаю, що ви тренуєтеся, їдучи в інше місце. Але я розумію точку зору людей, які кажуть, що подорож куди завгодно — неважливо, на астероїд чи місяць — дає нам досвід роботи поза Землею».

Справа не в тому, що люди, які виступають за місію на Марс, проти відвідування Місяця — прихильники дослідження космосу взагалі підтримувати більше місій усіх видів — скоріше, якщо ми хочемо подорожувати на Марс, нам слід зосередитися на Марсі та його унікальних виклики.

Станція МакМердо для Червоної планети

Багато говорять про футуристичні міста на Марсі та про відправлення сотень або навіть тисяч людей жити туди на тривалий термін. Але надумані ідеї навряд чи здійсняться найближчим часом. Натомість більш реалістичним баченням було б науково-дослідницький форпост, як база Мак-Мердо в Антарктиді, де кілька астронавтів проводять там час у 18-місячні зміни.

Було б можливо організувати першу місію з екіпажем на Марс протягом 20-25 років і встановити там дослідницький форпост протягом наступних десятиліть.

Незважаючи на те, що така місія може бути спланована та виконана однією країною, місія могла б бути більш надійною, якщо б брали участь різні країни. В даний час NASA тісно співпрацює з іншими космічними агентствами, такими як Європейське космічне агентство (ESA) і японське Космічне агентство (JAXA), але існує розкол між США та одним із найбільших гравців у космічних місіях: Китаєм. Чи захочуть ці різні агентства працювати разом над майбутньою місією на Марс, поки неясно.

«Сподіваюся, ця перша місія [на Марс] залучатиме не лише НАСА і не лише Сполучені Штати, — сказав Гехт. — Сподіваюся, у ній також візьме участь Китай, щоб не було лише однієї точки провалу. Це триватиме, якщо один із партнерів вирішить піти кудись ще».

До проекту залучатимуться не лише державні органи. Такі компанії, як SpaceX, Blue Origin і Boeing, активно беруть участь у космічних місіях, а ви можна очікувати, що вони будуть залучені як субпідрядники або навіть керівники проектів у майбутніх місіях на Марс Ну.

Навіщо їхати на Марс?

Щоразу, коли виникає тема місії екіпажу на Марс, завжди є люди, які заперечують проти часу та гроші, необхідні для такого підприємства, і стверджують, що ці гроші краще було б витратити на вирішення проблем тут земля. І, безсумнівно, за останній рік ми бачили тріщини в системах, які мають задовольняти базові потреби багатьох, як-от житло, освіта та охорона здоров’я.

Але, зазначає Гехт, ми витрачаємо гроші не лише на задоволення основних життєвих вимог. Він описав, як несамовито намагався зібрати 1 мільйон доларів для розміщення нового наукового обладнання на Марсі, а також увімкнув телевізор, щоб побачити рекламу, яка показувалася під час Суперкубка. Вартість кожного 30-секундного ролика могла б окупити його частину обладнання в кілька разів.

«Ми витрачаємо гроші на всілякі безглузді речі, такі як реклама Super Bowl», — сказав він. «Надзвичайно багато з них пов’язані з нашим особистим задоволенням від життя — будь то спорт, чи то бібліотеки, чи то мистецтво, чи то музика, чи то парки. Ми були б досить поганим виправданням для суспільства, якби єдине, на що ми витрачали б гроші, це їжа та житло».

Коли мова заходить про дослідження космосу, ми маємо можливість навчати та надихати, і, можливо, найголовніше, краще зрозуміти Всесвіт і наше місце в ньому. Якщо ми хочемо відповісти на деякі з найбільших запитань у житті: звідки ми прийшли і чи самотні ми у Всесвіті, тоді нам потрібно вийти за межі нашої планети та досліджувати її.

Що ми дізнаємося з розвідки

Багато прихильників дослідження Марса будуть стверджувати, що ми повинні подорожувати на Марс, тому що є конкретні речі, які ми можемо дізнатися там про Землю. Від навчання одні з найдавніших порід Сонячної системи дізнатися про формування Землі для вивчення клімат Щоб зрозуміти нагальну проблему зміни клімату, є багато способів, як відкриття, зроблені на Марсі, можуть покращити життя тут, на Землі.

Але для Гехта спроба виправдати космічні місії таким чином «кидається в очі історії. У тому сенсі, що так, ці відчутні вигоди [розвідки] були завжди. Але ми не дуже добре їх передбачили. Ось що в ньому чудово. Ви йдете і досліджуєте кудись нове, і ви дізнаєтеся те, чого ніколи не очікували».

Ми просто не знаємо, що ми відкриємо на Марсі, поки не відправимося туди. Це завжди було правдою щодо наукових відкриттів — від випадкових відкриттів пеніциліну чи рентгенівських променів до того, як технологія, розроблена для місій Apollo на Місяць привести до кращих апаратів для діалізу нирок і покращення захисного обладнання для пожежників.

Крім прагматичних переваг розвитку технологій і наукових знань, існує глибший поштовх до дослідження. «Прагнення до знань робить нас людьми», — сказав Гехт.

«Ми робимо це відтоді, як вперше вдарили два камені разом. Ми прагнемо до знань. А дослідження нових місць — ось чому немає куточка земної кулі, де б не ступала нога людини, включно з дном океану. Це те, що ми робимо».

Рекомендації редакції

• Космічні повідомлення: як перші люди на Марсі спілкуватимуться із Землею
• Астропсихологія: як залишатися здоровим на Марсі
• Електростанції на інших планетах: як ми будемо виробляти електроенергію на Марсі
• Збирання гідратації: як майбутні поселенці будуть створювати та збирати воду на Марсі
• Астроагрокультура: як ми будемо вирощувати зернові культури на Марсі