Если мы хотите совершить полет на Марс чтобы заселить его, а не просто исследовать, нам нужно расширить наше планирование за пределы меньших проектов исследовательского типа и сосредоточиться на более крупных, многократно используемых системах, способных обеспечить массовые полеты к Марсу.
Конечно, это займет намного больше времени – и намного больше денег. Ниже представлен список из 10 «обязательных» технологий, которые нам понадобятся, чтобы совершать полеты на Марс – как можно скорее!
Многоразовые ракеты-носители
Это транспортные средства, которые можно запускать в полет, возвращать и использовать повторно – снова и снова.
Идея состоит в том, что, если будут внедрены полностью запускаемые системы запуска, затраты на запуск будут намного ниже. Снижение затрат будет означать более легкий доступ и больший интерес. Более высокий спрос будет означать большую конкуренцию и, следовательно, еще более низкие затраты на полет к Марсу.
Подобные разработки уже ведет компания SpaceX и есть первые положительные результаты. У России тоже есть наработки в этом направлении, но пока только в виде проектов.
Космическая станция на орбите
Своего рода аванпост, перевалочный пункт, откуда будут отправляться в полет к ближайшей планете. Расположение такой станции будет на околоземной орбите или орбите Луны, которая может быть более эффективная для фактического полета на Марс. Подобная станция была бы не только местом сбора, для отправки она бы могла служить заправочной станцией кораблей для дальних полетов.
Радиационная защита
Защита от событий, связанных с солнечными частицами и космическими лучами высоких энергий – для путешественников в космосе и для тех, кто собирается заселить Марс, а также для оборудования, которое им потребуется.
Проекты, как правило, фокусировались на более толстой броне вокруг космических кораблей и станций или на небольших «укрытиях», которые еще более сильно защищены и могут быть эффективными против радиации.
Но космические лучи высоких энергий представляют большие проблемы, которые тяжелые пассивные экранирующие технологии просто не решат. Новые концепции защиты направлены на более «активные» методы экранирования, которые могут быть более эффективными против частиц с высокой энергией. Например, электростатические или магнитные поля, которые можно включать и выключать.
Другие идеи, такие как использование фармацевтических препаратов, для облегчения или даже восстановления радиационного повреждения, также могут быть эффективными.
Эта технология нужна не только в космосе, но и на поверхности планеты.
Замкнутый цикл жизнеобеспечения
Полностью автономная система жизнеобеспечения – производств, переработка продуктов питания, воды и кислорода.
На земной орбите Международная космическая станция регулярно пополняется теми вещами, которые необходимы для выживания. Но в дальних космических полетах к Марсу пополнение запасов не вариант – да и откуда им взяться?
Тщательно продуманы детали производства кислорода, выработки воды и даже выращивания пищи – основная нерешенная технологическая задача.
Полностью замкнутая система на самом деле может быть недостижимой, но мы должны научиться максимизировать самообеспеченность и минимизировать потребность в пополнении запасов.
Искусственная гравитация
Атрофия мышц, резкое снижение плотности костей, проблемы со здоровьем все это результат в течение длительного периода пребывания в невесомости. Эти проблемы могут быть в некоторой степени решены с помощью упражнений, но длительное пребывание на космических станциях показало, насколько слабыми могут стать астронавты.
Метод воспроизведения эффектов гравитации в космосе еще одна нерешенная технологическая задача.
Центростремительное ускорение может быть ответом. Для этого нужно создать корабль с вращающимся колесом, чтобы создать искусственную гравитацию. Это идея, которая существует с начала 1900-х годов и даже показана в самом последнем фантастическом фильме – «Марсианин».
Хотя было выдвинуто много предложений, реальные испытания в космосе никогда не проводились. Была некоторая надежда, что недавняя идея, Nautilus-X, может на самом деле провести летные испытания некоторых аппаратных средств на МКС, но, к сожалению, идея никогда не выходила за рамки первоначальных чертежей.
Орбитальная станция передачи Земля-Марс
Чтобы долететь до Марса, корабли должны разогнаться и покинуть орбиту Земли, а затем замедлиться при приближении к цели. Чтобы ускорить, а затем замедлить, огромные массивные корабли – такие, которые понадобятся для заселения сотнями людей, – потребуют много топлива.
Вместо того чтобы ускорять и замедлять весь космический корабль, почему бы просто не держать его на непрерывной орбите передачи между Землей и Марсом, а затем просто использовать челночный корабль, чтобы доставлять людей туда-сюда.
Межпланетный корабль, постоянно движущийся вокруг Солнца, решил бы проблему с топливом. Разогнав его единожды, он бы кружился между планетами.
Обладая такой технологией, мы сможем, экономите топливо, и иметь систему, которую можно использовать снова и снова для полетов.
Использование атмосферы для маневра торможения
Aerocapture – это метод снижения скорости космического корабля с помощью замедления через атмосферу планеты. При использовании атмосферы, трение приводит к тому, что корабль достаточно быстро замедляется для орбитального захвата без использования большого количества топлива.
Полученное ускорение при старте для полета на красную планету означает, что мы будете двигаться слишком быстро. Мы просто пролетим мимо Марса. Итак, нам нужно замедлиться, чтобы гравитация Марса захватила нас и вывела на орбиту.
Мы можете замедлить движение, используя свои двигатели, что и делали до сих пор в каждой миссии. Обладая достаточными технологиями: экранированными космическими аппаратами и детально просчитанными расчетами, мы можем пройти через атмосферу планеты, использовать ее трение для замедления, а затем вылететь на орбиту.
Марс Орбитальная Станция
Орбитальная станция Марса это место сбора людей, оборудования и топлива. Подобное технологическое решение позволило бы решить ряд проблем.
Вращение вокруг орбиты позволяет лучше рассчитать время приземления. Если есть какая-то причина, по которой немедленная посадка является проблемой (например, пыльная буря), тогда мы можем обождать. С орбитальной станции мы сможем более точно совершить посадку к поселению. Станция станет пунктом сбора, для вновь прибывших, и для тех, кто может захотеть вернуться на Землю. Её можно использоваться в качестве топливного депо для заправки кораблей и орбитальных транспортных средств.
Спускаемые аппараты – Ландерс
Спускаемые аппараты, способные с низкой орбиты Марса приземлиться прямо на поверхность. Нужны посадочные корабли, способные доставить экипажи безопасно и точно в цель. Как посадить такую большую систему в тонкой атмосфере планеты, потребует некоторое время, чтобы найти решение для такой технологической задачи.
Curiosity Rover является крупнейшей системой когда – либо приземлившийся на Марсе. Сам ровер весит почти 900 кг и имеет тепловой экран диаметром 4,5 метра. Спускаемый аппарат с экипажем будет гораздо тяжелее. Например, капсула SpaceX Red Dragon разработана с тепловым экраном меньшего диаметра (3,5 м), весить примерно в 7 раз больше, чем Curiosity.
Красный Дракон разместит только 4-6 человек. Если мы хотим доставить больше людей за один раз (скажем, 50 или около того), спускаемые аппараты должны быть намного больше.
Подъемные машины
Спускаемый аппарат – но наоборот. По сути это одно и то же – транспортное средство, способное преодолеть гравитацию Марса и достичь орбиты.
Проблема с взлетающим транспортным средством заключается в том, что они вполне могут быть самой сложной системой для проектирования.
Даже если им нужно только достичь низкой орбиты и состыковаться с орбитальным межпланетным кораблем, таким как Гермес в фильме «Марсианин», они довольно сложны. Построить космический корабль, который может приземлиться, а затем иметь достаточно топлива, чтобы снова взлететь и достичь орбиты, чрезвычайно сложно.
Это основная причина, по которой Mars One выбрал модель полета «без возврата».
Взлетающий аппарат будет доставлять горючее, оборудование, пассажиров на станцию – и забирать вновь прибывших.
Сделав его многоразовым, и у нас действительно может быть что-то стоящее!
С гравитацией всего 38% от Земли вполне возможно создать многоразовую конструкцию, которая может взлетать и садится на поверхность планеты, благодаря встроенному теплозащитному экрану. Этот аппарат может быть использован в качестве челнока между межпланетным кораблем и орбитальной базой.
На самом деле это одна из «основных» технологий, которые мы стремимся развивать на пути к заселению Красного соседа.
Для достижения заветной цели полета на Марс нам просто необходимы эти 10 технологий. Существует еще немало систем и технологий, необходимых для того, чтобы жить – или, еще лучше, процветать – на Марсе, но эта десятка в приоритете.
Если на ваш взгляд этого не достаточно, или мы добавили, что вы посчитаете не нужным? Дайте нам знать. Поделитесь своими мыслями в разделе комментариев ниже.
Дмитрий
Популярно и при этом коротенько… Всё дошло с первого раза…
Благодарствую за расширение кругозора.
Den
инженер НАСА говорил в одном интервью , что они могут на сегодняшних технологиях безопасно доставить на Марс не более 1 тонны груза. Если для экспедиции в 4 человека нужно минимум тонн 40 – никаких двигателей не хватит , чтобы безопасно посадить корабль. Нужен космический лифт – 17,000 км троса из нанотрубок. Тогда все получится.