Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Александр Березин,

Сегодня Марс - лишь оранжевая пустыня, при одном взгляде на фотографии которой на зубах начинает скрипеть воображаемый песок. И тем не менее именно эта планета - наилучший претендент на колонизацию человечеством. Яснее всего это стало тогда, когда учёные, открыв массу экзопланет, начали классифицировать их по пригодности для обитания.

Сколь бы привлекательной ни казалась идея сделать базой корпус первого посадочного модуля, который доставит туда людей, он будет слишком маленьким, чтобы колонисты смогли прожить в нем сколько-нибудь долго. (Иллюстрация Mars One)

Оказалось, что в Солнечной системе Земля вовсе не самый оптимальный кандидат на поддержание жизни. Все существующие методы оценки сходятся на том, что при нынешнем атмосферном давлении наша удивительная планета находится на границе обитаемой зоны. Еще несколько миллионов километров ближе к Солнцу - и милый голубой шарик перегреется настолько, что потеряет воду и станет бурым. И "мы все умрем", ибо Солнце, как знает всякий, наращивает мощность своего излучения, и через какое-то время Земля не сможет сохранить нам жизнь.

В такой обстановке яснее ясного, что "однопланетные виды не выживают", констатирует экс-астронавт, а ныне просто сотрудник НАСА Джон Грансфельд (John Grunsfeld). "Это чертовски верная теорема, - уточняет он. - Просто взгляните на судьбу динозавров. Но мы [люди] не хотим подтвердить ее собственной судьбой".

Опять же Марс, по меркам сегодняшней концепции зоны обитаемости, располагается в ее пределах. А вот Венера - нет, ибо она ближе к Солнцу, чем Земля, и даже если мы откуда-то завезем на нее воду, то без орбитальных зеркал в четверть поверхности планеты она в любом случае вновь выкипит.

Итак, человечеству остается или начать что-нибудь заселять, или начисто вымереть, а Марс - явно самый легкий кандидат для колонизации. Тем не менее приступить к этому процессу неимоверно сложно. Пока мы летаем на двигателях, концептуально не изменившихся с 1930-х годов; лишь ничтожная часть стартующей с Земли ракеты может достигнуть Красной планеты: остальное составляют расходуемое в пути топливо и баки. Но это полбеды: доставить на Марс все-таки что-то можно, а вот ракету для обратной дороги забросить туда будет фантастически сложно и дорого. Пока есть только один выход - не возвращаться оттуда вовсе.

"Марс не может быть одноразовой миссией", - уверен Эдвин Олдрин, второй человек, ступивший на Луну. На прошлой неделе пожилой астронавт принял участие во встрече, носящей слишком претенциозное название Human to Mars (H2M). Цель ее инициаторов - посылка человека на Красную планету к 2030 году. Но не для последующего возвращения добровольцев, а чтобы заложить там постоянную базу. То есть стройматериалы и оборудование (и людей, конечно) нужно будет доставлять в один конец.

И эта база должна быть большой. Во-первых, массивные конструкции потребуются для защиты от радиации. Во-вторых, если места мало, неизбежны проблемы. Во время недавнего имитационного полёта на Марс (проект Mars 500), несмотря на тщательный отбор подопытных, четверо имели серьёзные сложности. Апатия, вялость, бессонница, падение производительности - всё это, по оценке психологов, связано с неизменным и довольно тесным мирком помещения размерами 3,6×20 м, в котором этих людей заточили на 520 дней.

Разумеется, на корабле этого не избежать. Но вот если и на базе будет то же самое, колония может не выдержать веса психических неурядиц своего населения. А ведь там, в отличие от корабля, еще и работать надо - достраивать ту же базу и инфраструктуру ее жизнеобеспечения.

Чтобы сделать поселение крупным, нужны нетривиальные меры. Участники встречи, среди которых было много представителей НАСА, склоняются к повторению опыта сборки орбитальных космических станций, то есть базу надо возводить по частям - и только потом запускать людей. Но кому же тогда ее строить, ведь людей ещё не будет, а роботы, управляемые с Земли, неэффективны из-за расстояния в две-три световые минуты?

Лучшим выходом, по мнению г-на Олдрина, могло бы стать создание центра дистанционного управления такими роботами на Фобосе - ближайшей к Марсу луне, где гравитация ничтожна, а значит, и доставить туда (и обратно) несколько человек вовсе не так сложно, как на сам Марс. Соответственно, их можно будет периодически менять, чтобы не создавать ситуацию глубокого психологического кризиса и не провоцировать болезни, вызываемые длительной невесомостью. Казалось бы, есть одно "но": Фобос не имеет магнитного поля, защищающего людей от космической радиации и очень полезного для МКС на низких околоземных орбитах.

К счастью, поверхность Фобоса усеяна кратерами, а внутри крупнейшего - Стикни - есть ещё один кратер. На дне таких образований стенки обеспечат весьма эффективное экранирование от большей части космической радиации, в то время как связь с роботами-строителями на поверхности Марса можно будет поддерживать через цепочку ретрансляторов за пределами кратера.

Временный привал для космонавтов, присматривающих за роботами-строителями на Марсе, удобнее всего расположить на Фобосе - скажем, в кратере Стикни. (Иллюстрация NASA / JPL, University of Arizona)

Пока нет согласия в отношении оптимального строительного материала для базы. С точки зрения легкости перевозок предпочтительнее надувные сооружения по типу огромных герметичных палаток. С другой стороны, самая дешевая зашита от радиации (у Марса нет значимого магнитного поля) будет доступна колонистам, если они создадут основные помещения под землей или в пещерах. Оба варианта имеют примерно равное число сторонников.

Кончено, даже после возведения базы проблемы не исчезнут. Чтобы обеспечить питание, придется разводить фотосинтезирующие организмы. Какими бы они ни были - более эффективная хлорелла или вкусные высшие растения - их придется культивировать в чем-то вроде гидропонной среды с защитой от ультрафиолетовых лучей, но с доступом солнечных. "В чем-то вроде гидропонной среды" - это не оговорка, а признание того, что возить все вещества для гидропоники с Земли не получится. Возможно, придется использовать компоненты марсианского грунта, как бы сложно это ни было. Почти наверняка растения, выращиваемые на его базе, придется генетически модифицировать, ибо почва Марса богата перхлоратами и сульфатами, а земные растения обычно не переносят избытка этих соединений.

Надувные конструкции можно быстрее развернуть, но они не дадут такой хорошей зашиты от радиации, как искусственные подземные лабиринты. Впрочем, в последнее время степень ее действительной опасности на поверхности Марса пересматривается в сторону уменьшения.
 
Как отмечает Роберт Ферл, глава Междисциплинарного центра биотехнологических исследований при Флоридском университете (США), нам уже известны образцы экспрессии генов растений, благодаря которым некоторые из них усваивают те же сульфаты на Земле. Очевидно, для растений, предназначенных к выращиванию на марсианской почве (хотя и в изолированных условиях), такие гены, как и ряд других, помогающих приспособиться к экстремальным условиям, будут очень полезны.

Перед населением постоянной базы возникнут и другие сложности, многие из которых пока просто не предугадать. Напомним, что даже на Земле есть районы, где из-за нехватки в окружающей среде различных микроэлементов высшие травоядные организмы могут погибать безо всяких, казалось бы, разумных причин. Скажем, в Австралии овцы и крупный рогатый скот годами вымирали в районах, где в почве не было солей кобальта. Без длительных исследований об этом даже догадаться было нельзя. Само собой, при аналогичной проблеме с марсианской почвой на исследования не хватит времени. Да и живых ученых к моменту разгадки просто не останется.

Так что на первом этапе, до завершения работ по адаптации растений к выращиванию на местных грунтах, колонистам, вероятно, придется питаться чем-то вроде консервов. И на этом фронте есть определенные новшества. Как мы уже писали, при финансировании НАСА активно разрабатываются 3D-принтеры для изготовления еды из заранее заготовленных и стерилизованных УФ-лучами продуктов типа той же индейки, хлеба и пр. Такие порошки могут храниться до 15 лет без потери качества и снабжены необходимым дозами микроэлементов и витаминов, рапортуют представители компании Systems and Materials Research Corporation, занимающейся этим направлением.

Но самым серьезным вызовом при нынешней экономической модели Земли станут даже не "бытовые" сложности, а вопрос самоокупаемости. Длительное время колония будет поглощать бездну средств от земных государств-основателей, то есть с вероятностью около 100% - США. Что оправдает такие вложения? Как полагает ведущий специалист по Марсу из Лаборатории реактивного движения НАСА Ричард Цурек (Richard Zurek), колония просуществует долго только в том случае, если найдет ресурс для торговли с Землёй, иначе она будет подвержена любым колебаниям атмосферного давления в Капитолии, что рано или поздно закончится ее сворачиванием. Но обнаружение такого ресурса, уверен ученый, выглядит маловероятным, пока стоимость перевозок между планетами значительно не сократится.

Эти опасения в способности государственных институтов создать постоянное поселение на Марсе разделяют и другие участники встречи. И все же Эдвин Олдрин полагает, что подъем частной космонавтики, способной привлечь капиталы эксцентричных, но богатых людей, желающих полететь на Марс хотя бы в один конец, делает колонизацию этой планеты много более реальной, чем когда-либо в истории человечества. "Применяя поэтапный подход к освоению Марса, мы сделаем большой шаг вперед в направлении более удалённых регионов Солнечной системы", - считает Олдрин.

Подготовлено по материалам NewScientist.
Нужные услуги в нужный момент