Даниел Мартин Рейна

След векове на наблюдение с телескопа и десетилетия изпращане на космически сонди, наближава моментът, когато човешките същества ще стъпят на повърхността на Марс.

"Земята е люлката на човечеството, но не винаги човек живее в люлката." Тези пророчески думи са изречени през 1911 г. от руския физик Констатин Циолковски, считан за баща на космонавтиката. Тогава самото споменаване на Марс вдъхновяваше видения за синкава растителност, граничеща с обширни канали, построени от марсианска цивилизация. Благодарение на космическите изследвания днес знаем, че повърхността на Марс е пустиня от пясък, камъни и лава без следа от живот, поне днес.

Въпреки всичко, поради своята близост и прилика с нашата планета, Марс е първата дестинация, ако един ден напуснем земната люлка. Следвайки съвета на Циолковски, НАСА има сред приоритетите си да отведе хората до червената планета през 2030 г. Дори някои частни компании като SpaceX имат амбициозни планове за колонизация. След векове на наблюдение с телескопа и десетилетия изпращане на космически сонди, наближава моментът, когато хората ще стъпят на повърхността на Марс.

Очарование за Марс

Марс е втората най-близка планета до Земята след Венера. Намира се на около 35 милиона мили от нас в най-близката точка. Започвайки с изобретяването на телескопа през седемнадесети век, астрономите откриват някои от характеристиките му, като например, че той има полярни капачки и че дните му продължават малко над 24 часа. През втората половина на 20-ти век учените изключиха присъствието на напреднали цивилизации на Марс (вж. Как виждаш? № 57), въпреки че някои все още вярваха, че той може да бъде домакин на прости форми на живот. За да се измъкнем от съмнение, съвременните телескопи и спектроскопи вече не бяха достатъчни. Трябваше да отидеш на Марс.

В средата на космическата надпревара за завладяване на Луната, през 60-те години НАСА изпрати няколко сонди (моряците), които прелетяха над червената планета и ни предложиха няколко размазани изображения. Десетилетие по-късно програмата на Викинг на НАСА най-накрая успя да предаде снимки от повърхността на Марс. Тогава трябваше да признаем, че Марс е сух и враждебен свят. През 1997 г. първото офроуд превозно средство, Sojourner, пристигна на планетата, към което през 2004 г. се присъединиха още двама, Spirit и Opportunity. И през 2012 г. кацна роувърът Curiosity, най-модерната машина, която някога е ходила на червената планета.

Марс е очарователен свят. Особеният му червеникав цвят се дължи на наличието на железен оксид на повърхността. Той има най-високата планина в Слънчевата система, планината Олимп, на 22 км височина, както и гигантска система от каньони с дължина над 4500 км, наречена Валес Маринерис (долина Маринер). Средната температура е около –55 ºC. На полюсите може да падне до –150 ºC, но по обяд на екватора може да се повиши до 20 ºC. Годината продължава около 687 земни дни (около 669 марсиански дни), почти два пъти повече от земните. Атмосферата на Марс се състои от 95% въглероден диоксид и е толкова тънка, че атмосферното налягане не достига 1% от земното.

Трудностите при пътуването до червената планета

През 1948 г. Вернхер фон Браун, човекът, отговарящ за ракетата, която отвежда хората до Луната, планира пътуване с пилоти до Марс. Десетилетие по-късно Сергей Корольов, неговият съветски колега, твърди, че крайната цел на съветската космическа програма не трябва да бъде Луната, а Марс.

И така, защо никога не сме изпращали пилотиран кораб до червената планета? Основното препятствие не е разстоянието, а енергията, необходима за извършване на различните орбитални маневри. При пътуване до Луната, която е на 380 000 км разстояние, три четвърти от енергията се изразходва за бягство от земната повърхност и достигане на ниска орбита, на височина от около 300 км. Ако трябва също да стигнете до Марс, да спрете, да кацнете на повърхността му и след това да се върнете на Земята, необходимото количество гориво е огромно.

Това ни води до основно правило за изследване на космоса: цената на мисията се изчислява въз основа на промените в скоростта, необходими за постигане на целта. Тази разлика в скоростите е известна като Delta-V и именно величината, която управлява навигацията през Слънчевата система. Моряците от миналото имаха морски карти с маршрути, за да следват добрите ветрове и да избягват рифовете; днешните инженери на космическите агенции имат карти на Delta-V.

Минималната пътека Delta-V между две елиптични орбити като тези на Земята и Марс е известна като орбита на Хоман. Предложен през 1925 г. от немския инженер и математик Валтер Хоман, той се състои от елипсовидна орбита, която пресича произхода и дестинацията. Орбитата се изчислява по такъв начин, че най-близката й точка до Слънцето (перихелия) съвпада с началната точка - например Земята - и най-отдалечената точка (афелия) съвпада с дестинацията - например Марс. Този тип орбита не се използва само за междупланетни пътувания. Пилотираният космически кораб "Союз", например, следва орбити на Хоман, за да достигне Международната космическа станция (МКС), която обикаля около Земята на височина около 400 км. Орбита на Хоман за прехвърляне не е нито най-късата, нито най-бързата траектория, но е най-икономична.

Тераформиране на Марс

Експертите смятат, че в миналото червената планета е имала климат, доста подобен на този на Земята, с плътна атмосфера и реки и езера. Ако някога червената планета е била синя, може ли този процес да се обърне? Карл Сейгън беше първият учен, който повдигна тази възможност. През 1961 г. Саган предлага да засади водорасли в атмосферата на Венера, за да абсорбира въглеродния диоксид (CO2) и да намали ужасния парников ефект (на Венера температурата не пада под 400 ºC). През 1982 г., в резултат на статия на учения Кристофър Маккей, терминът „тераформиране“ става популярен, за да се отнесе към процесите, необходими за създаване на обитаемост на небесно тяло.

Най-общо казано, тераформирането на Марс ще изисква уплътняване на тънката атмосфера и загряване. Първите предложения варират от бомбардиране на планетата с ядрено оръжие до отклоняване на астероид към повърхността му. Силната топлина би разтопила големи количества замръзнала вода и CO2 на полюсите. Произвежданите газове биха сгъстили атмосферата и биха допринесли за парниковия ефект, повишавайки температурата на планетата.

Последното предложение на НАСА е да генерира магнитен щит около Марс, за да го предпази от слънчевия вятър. С тази изкуствена магнитосфера средната температура може да се повиши с около 4ºC, достатъчно, за да освободи ледения CO2 от полюсите. Това би създало парников ефект, който допълнително би увеличил температурата на планетата, за да позволи присъствието на течна вода. НАСА вярва, че по този начин Марс би могъл да възстанови част от океаните, които някога са го покривали, въпреки че това ще бъде дълъг процес.

Първа спирка: Луната

И все пак изпращането на пилотирана мисия до Марс ще изисква много мощна ракета. Ето защо през 2011 г. НАСА започва да проектира т. Нар. Space Launch System (SLS), ракетата, с която агенцията се надява да сбъдне мечтата за покоряване на червената планета.

С впечатляващите 98 метра височина SLS ще бъде малко по-нисък, но по-мощен от Сатурн V, легендарната ракета от програмата Apollo, и ще може да носи три пъти натоварването на космическата совалка. Първата версия ще включва по-ниска степен, задвижвана от четири двигателя, които използват течен кислород и водород като гориво. Втори етап, разположен над първия, ще бъде активиран на височина около 50 километра и ще служи за извеждане на превозното средство в орбита. Пилотираната капсула Orion ще бъде разположена на върха и ще може да побере максимум четирима членове на екипажа. Топлинният щит, способен да издържи повторно навлизане в атмосферата при почти 11 километра в секунда и 2760 ° C, е най-големият, строен някога за пилотиран космически кораб

Spacex да завладее Марс

SpaceX е авиокосмическа транспортна компания, основана през 2002 г. от южноафриканския предприемач Илон Мъск. Оттогава тя е разработила две ракети за многократна употреба, Falcon 1 и Falcon 9, както и космически кораб за многократна употреба, SpaceX Dragon, способен да превозва товари в ниски орбити около Земята. През 2012 г. Драконът стана първият частен кораб, доставил МКС.

Крайната цел на SpaceX е по-амбициозна: да доведе хората до Марс. След години слухове, през септември 2016 г. Мъск разкри плановете си. Ракетата-носител ще бъде ракета с височина 122 метра и диаметър 12 метра, най-голямата, строена някога. Той ще разполага с невероятните 42 двигателя на метан и течен кислород, което му позволява да утрои товарния капацитет на митичния Сатурн V от мисиите Аполон. Що се отнася до марсианския кораб, той ще има дължина 49,5 метра и диаметър 17 метра и ще може да превозва до 100 души. Той ще използва същия тип двигател като ракетата, въпреки че ще се задоволи само с девет. Корабът ще разполага със слънчеви панели за производство на електричество. SpaceX изчислява продължителността на пътуването на 115 дни. Марсоходът ще спира в атмосферата на Марс със собствени двигатели и ще кацне изправен. Веднъж там, астронавтите могат да генерират на място горивото, необходимо за връщане. Метанът ще бъде получен чрез смесване на въглероден диоксид от атмосферата с водороден газ, който е много лек и може да бъде докаран от Земята. В реакцията се получава и вода, от която кислородът може да се отдели чрез прилагане на електрически ток.

Все още има много свободни краища. Както и досега Мъск, изпращането на товарен кораб до МКС не е същото като отвеждането на хора на Марс. Нека си спомним също, че SpaceX е частна компания и изглежда трудно за нея да може да се справи сам с този фараонов план. Въпреки че ако Илон Мъск, съосновател на PayPal и Tesla Motors, ни показа нещо, то е, че той обикновено постига това, което си поставя за цел. След десетилетие ще оставим съмнения.

Марсианска диета

Има много други подробности, които да финализираме в такава сложна мисия. Например храна. Астронавтите ще могат да издържат известно време с доставките, които носят на борда си, но изглежда трудно да транспортират всичко необходимо, ако мисията бъде удължена. Пред всяко непредвидено събитие отглеждането на храна на марсианска земя може да бъде единственият начин за оцеляване.

В началото на 2016 г. изследователи от Перу и Съединените щати започнаха проект за проучване дали картофите могат да растат на Марс, както във филма „Спасение от мисията“. Защо картофите? Това е една от най-разпространените култури, на второ място след пшеница, ориз и царевица. Той се адаптира лесно към най-суровите среди и е добър източник на въглехидрати, както и съдържа протеин, витамин С, желязо и калий. Към всичко това трябва да добавим лекотата на приготвяне: за да ядете картоф, просто го загрейте.

Учените събраха пръст от перуанската пустиня Ла Джоя и я сложиха в херметически затворен съд. Там бяха пресъздадени екстремните условия на червената планета: температура, атмосферно налягане и нива на кислород и въглероден диоксид. Система от светлини отговаряше за симулирането на слънчевата радиация, която на Марс е по-малко от половината от това, което достига до Земята. От изследваните 65 сорта картофи, само пет са успели да пуснат корени.

Тези резултати са обещаващи, но никой не знае как картофите ще реагират на силната ултравиолетова радиация, присъстваща на Марс. Почвата на планетата е богата на перхлорати, соли, които са токсични за растенията и които трябва да бъдат елиминирани. Друг фактор, който тревожи учените, е този на марсианската гравитация (една трета от земната), въпреки че астронавтите на МКС вече са успели да отглеждат маруля в микрогравитация.

марс

Сбогом на яслите

Друга интересна тема е местообитанието, където ще живеят астронавтите. Първите дизайни сочат към надуваема конструкция, с предимството, че едва заема място, когато се издуха. Ако останете с години вместо с месеци, трябва да помислите как да се предпазите от опасните йонизиращи лъчения на слънцето. Един прост начин би бил да построите къщи под земята. Интериорът ще бъде подготвен така, че обитателите му да могат да бъдат без неудобните си космически костюми, костюми, които ще трябва да бъдат преработени; Сегашните са предназначени да работят в космоса, без гравитация и тежат твърде много за Марс.

Допълнителна опасност представлява прахът. Астронавтите от мисиите "Аполон" имаха проблеми с финия моундуст, прилепнал към скафандрите им. На Марс това се влошава от вятъра, въпреки че това е малко повече от лек наземен бриз, тъй като атмосферата е толкова тънка.

НАСА също ще трябва да се бори с политиците, за да получи финансиране. Засега му липсва необходимия бюджет и това има подкрепата на Тръмп. В този смисъл сътрудничеството между космическите агенции на други държави и частните компании ще бъде от ключово значение, така че пълната тежест на мисията да не пада върху НАСА. Но Марс вече не може да бъде приоритет за бъдещ президент, излагайки целия проект на опасност.

Да се ​​надяваме, че не и че тази мисия е първата от многото. Пилотираните междупланетни пътувания ще представляват нова стъпка в човешката еволюция. Човечеството, попаднало в капан на Земята, рискува да се унищожи или да изчезне от някаква катастрофа, като въздействието на астероид. Рано или късно ще трябва да мигрираме в други светове, за да осигурим оцеляването на нашия вид. В дългосрочен план знаем, че Слънчевата система има срок на годност след около 5 милиарда години, когато жизненият цикъл на Слънцето приключи. Марс е само първата спирка на истинското пътуване: тази, която ни отвежда до звездите.

Повече информация

    Raeburn, Paul, Откриване тайните на Червената планета, National Geographic Society, Испания, 1999.