06.02.2025
Nasa
Текст: Руслан Абдряев
Луна или Марс: почему на Красную планету лучше лететь с пересадкой
Разбираем планы агентств, проблемы и нюансы космических миссий
Год начался со смелого заявления Илона Маска: “Мы направляемся прямиком на Марс. Луна – отвлекающий маневр”. Миллиардер уже давно грезит о высадке на Красную планету, но он далеко не первый из тех, кто озвучивает подобные амбиции.
Еще в 1948 году американский конструктор ракет Вернер фон Браун предложил свой технический план полета на Марс. Однако первым на поверхности Красной планеты оказался советский спускаемый аппарат — автоматическая межпланетная станция “Марс-3”. Зонд СССР совершил посадку в 1971 году.
За десятилетие до этого в США начали работу над лунной высадкой астронавтов, а параллельно с этим стартовали проекты по доставке людей на Марс. Если на Луну американцы попали в 1969 году, то марсианская миссия до сих пор выглядит чрезвычайно фантастической.
На фоне возобновления интереса к пилотируемым миссиям на Луну, где люди не были с 1972 года, ряд публичных людей настаивает на необходимости доставить людей на Марс. Доставка людей на планету станет сложным, а главное - продолжительным испытанием как для людей на Земле, так и для астронавтов в космосе.
О нюансах потенциальной миссии на четвертую от Солнца планету рассказал автор Mustafin Magazine.
Почему бы не полететь напрямую?
NASA
Сегодня не совсем корректно обсуждать полет на Марс без учета аналогичных миссий на естественный спутник Земли — Луну. Осенью 2022 году состоялся беспилотный полет космического корабля “Орион” на ракете Space Launch System в рамках миссии “Артемида-1”. Корабль без экипажа совершил облет Луны и вернулся на Землю менее чем через месяц.
Очередную миссию, “Артемиду-2”, неоднократно переносили, а теперь НАСА наметило ее старт на весну 2026 года. Целью этого полета также станет облет сателлита Земли, но уже с экипажем, в состав которого войдут трое американцев и один канадец. ”Орион” доставит людей на поверхность Луны только в ходе “Артемиды-3”, запуск которой пока запланирован на середину 2027 года.
Расстояние между Луной и Землей в среднем не превышает 385 000 км, а вот диапазон дистанции от Марса до Земли варьируется от 56 млн км до 400 млн км. Оптимальные условия для запуска миссии на Луну повторяются несколько раз в месяц, также возможны полеты и в неидеальное время. Это обстоятельство уже накладывает определенные сложности и делает “Артемиду” более быстрореализуемой.
Проблема
Поиск "окна"
Полет с Земли на Марс по прямой невозможен из-за гравитационного влияния Земли и Солнца. Поэтому максимальное сближение обеих планет не означает, что это будет наименее малое расстояние между ними. Также этот вариант требует огромного количества энергии. Специалисты планируют запуски на Марс каждые 780 дней, когда складываются идеальные условия на фоне особенностей движения обеих планет. Например, ближайшие “стартовые окна” откроются в ноябре-декабре 2026 года и декабре-январе 2028-2029 годов.
Время в пути до Марса составит примерно девять месяцев. Общая продолжительность миссии займет около трех лет, из которых более года астронавты должны провести на Красной планете.
NASA
Луна также может стать площадкой для запуска миссий на Красную планету. Подобным хабом должна выступить космическая станция на орбите Луны — Lunar Gateway. На орбитальной станции астронавты смогут совершать пересадки при полете на Марс и обратно. Такой метод будет более медленным, чем прямые полеты, но эффективным и безопасным в долгосрочной перспективе.
Starship от SpaceX — это один из немногих кораблей, который имеет шансы быть готовым к первой беспилотной миссии на Марс в 2026 году. Однако испытания Starship и ускорителя Super Heavy все еще продолжаются, а, помимо трудностей доставки полезной нагрузки на столь дальние расстояния, существуют и другие проблемы марсианской миссии.
Какие риски у миссии на Марс?
spacex.com
Американская некоммерческая организация National Academy of Medicine в составе Национальных академий наук, инженерии и медицины США пишет, что люди — “это самый сложный компонент при разработке длительных миссий в космосе”.
Отправка людей на Марс потребует существенных достижений в области жизнеобеспечения, медицинской и психологической помощи, продуктов питания, гигиены и биоэтики, чтобы астронавты были здоровыми и счастливыми при нахождении более двух лет в изоляции без связи с Землей в реальном времени.
Для отправки людей на Марс и безопасного их возвращения на Землю НАСА разработало сверхтяжелую ракету SLS и космический корабль “Орион”. Также вариантом для этой миссии может стать Starship от SpaceX.
Во время полета на Красную планету астронавт может получить дозы радиации в 700 раз выше, чем на нашей планете, сообщают в Европейском космическом агентстве. Это обстоятельство представляет собой серьезное препятствие для исследования Солнечной системы в целом. Космическая радиация способна увеличить риск заболевания раком во время длительных миссий. Также негативные факторы могут стать причиной развития сердечно-сосудистых и дегенеративных заболеваний.
Директор Mars Campaign Office при НАСА Дайана Айз считает, что самая неприятная проблема, которую пока невозможно исправить — это задержка связи между Марсом и Землей.
NASA
Например, в этом году марсоход НАСА “Кьюриосити” впервые обнаружил древние следы волновой ряби на камнях. Находка указывает на то, что около 3,7 млрд лет назад на планете существовали неглубокие водоемы, подвергавшиеся воздействию ветров. Чтобы передать эти важные сведения на Землю, команде ровера требуется от 4 до 24 минут в зависимости от положения обеих планет. Для поддержания связи необходимо в два раза больше времени: на отправку вопроса и получение ответа.
Проблема
Что делать со связью
Не стоит забывать о периодах, когда Солнце оказывается между Землей и Марсом, что приводит к двухнедельному отключению связи каждые 26 месяцев. Радиосигналы не могут пройти через Солнце, а заряженные солнечные частицы рядом искажают сигналы, которые проходят слишком близко. НАСА изучает решение этой проблемы и планирует запустить ретрансляционные системы спутников в других местах Солнечной системы.
Проблемы с коммуникацией способны приводить к психологическим проблемам и чувству одиночества у астронавтов, что негативно скажется на эффективности и производительности миссии.
Во время полета под действием микрогравитации и радиации у участников миссий также могут возникнуть риски потери функций почек. В целом, микрогравитация вызывает потерю плотности костей, атрофию мышц и ухудшение зрения. Более того, длительное пребывание на МКС показало серьезные проблемы с кровообращением и свертываемостью крови.
Экосистема внутри космического корабля играет большую роль в повседневной жизни астронавта. Микробы могут менять характеристики в космосе. Микроорганизмы, которые естественным образом живут на теле человека, легче переносятся на других людей в закрытых средах обитания. Уровень гормонов стресса способен повышаться, а иммунная система — меняться. Все это может привести к повышенной восприимчивости к аллергенам или другим заболеваниям.
Хотя последние исследования показывают, что бактерии могут взять на себя выгодные для людей роли в космосе, включая добычу полезных элементов, производство продуктов питания и лекарств, а также создание строительных блоков для среды обитания.
Как приземлиться на Красную планету
NASA
Скорость корабля в космосе будет достигать десятков тысяч километров в час, поэтому ему необходима плавная остановка и посадка для выживания астронавтов и сохранения полезной нагрузки.
До последнего времени посадочные модули и марсоходы использовали парашюты, воздушные подушки и воздушные краны для безопасной посадки на Марс. Однако эти технологии, возможно, достигли своих пределов. Марсоход “Персеверанс” имеет массу около 1 т, а для пилотируемой миссии на Красную планету потребуется транспортное средство весом 50-100 т в зависимости от конфигурации.
Подобное оборудование будет слишком тяжелым для эффективного замедления аэродинамического сопротивления в тонкой атмосфере Марса. НАСА разработало надувной тормозной экран LOFTID для безопасного приземления полезной нагрузки. Также агентство рассматривает применение двигателей для мягкой посадки в рамках проекта SRP. Сейчас SpaceX успешно возвращает первые ступени своих Falcon 9 на Земле, чтобы использовать их для повторных запусков.
Как обустроить "быт" на Марсе?
esa.int
На Красной планете отсутствует жидкая вода, а северный и южный полюсы покрыты замерзшей водой, заключенной в тонком слое заледеневшего углекислого газа. Только на южном полюсе летом слой газа исчезает, оставляя замерзшую воду открытой. Очень тонкая атмосфера Красной планеты примерно на 95% состоит из углекислого газа.
NASA
Отсутствие планетного магнитного поля на Марсе и тонкая атмосфера означают, что высокоэнергетические космические лучи и солнечные частицы обрушиваются на поверхность планеты. Высокие дозы радиации станут очередным риском для астронавтов на Марсе. Защиту могут обеспечить специальные материалы, но разработка и внедрение такого оборудования и экипировки остается довольно дорогостоящей.
Вместо того чтобы привозить крупные объемы кислорода на Марс, будущие астронавты могли бы добывать его на поверхности. В рамках испытания MOXIE “Персеверанс” смог произвести кислород из углекислого газа на поверхности Марса. Аналогичным образом смогут поступать и люди. Более крупная система могла бы позволить производить ракетное топливо для возвращения экипажа обратно на Землю.
NASA
Для миссий “Аполлон” пагубное воздействие лунной пыли на астронавтов, их скафандры и другое оборудование стало сюрпризом. Сегодня НАСА и независимые исследователи не испытывают иллюзий по поводу пыли на Марсе. Мелкие частицы способны негативно влиять на здоровье человека, которому придется оставаться на планете больше года.
Многочисленные исследования также подтвердили отсутствие потенциала для терраформирования планеты, чтобы сделать ее более пригодной для жизни людей.
Возможность миссии в ближайшие годы
NASA
В феврале этого года камера зонда Mars Reconnaissance Orbiter запечатлела странную квадратную плиту на поверхности Красной планеты. Сразу же после этого глава SpaceX заявил о необходимости отправки астронавтов на Марс, чтобы изучить загадочную находку.
Будучи советником нового президента США, Маск имеет значительное влияние в правительстве. Он уже давно настаивает на запуске марсианской миссии. С ним согласны и граждане США. В 2023 году опрос YouGov показал, что 57% американцев поддерживают отправку астронавтов на Марс, а 19% выступили против.
Вернемся к его цитате об “отвлекающем маневре” с Луной. Для новой администрации отмена ключевых элементов “Артемиды”, таких как корабль “Орион”, была бы пустой тратой $100 млрд. Менее радикальный подход может быть более разумным, отмечают в Financial Times. Если сторонники Маска смогут перенаправить ресурсы с Луны на Марс, то Конгресс США имеет возможность заблокировать эти решения. Большинство американских законодателей придерживается подхода “сначала Луна”.
Если США откажутся от планов по исследованию Луны, то другие страны смогут расширить свое присутствие в этой области и получить простой маршрут для запусков на Марс.
