Полёт на Марс: факты, опасность, прогнозы

Полёты на Марс – это исследовательские миссии, проводимые с 60-х годов XX века без экипажа при помощи марсоходов и орбитальных станций. Пилотируемый полёт считают целью XXI века.

Когда отправляют космические корабли к Марсу

Стартовое окно для запуска ракет к Марсу открывается раз в 780 суток или 26 месяцев, длится около 20 дней. В это время отправляют космические корабли к Марсу. Вылетают заранее, чтобы добраться к моменту, когда планеты будут расположены на минимальном расстоянии друг от друга, на одной стороне от Солнца. Для сравнения: максимально удалённое расстояние между Землёй и Марсом 401 млн км, во время максимального сближения – 56 млн км. Использование этих знаний экономит время и деньги: полёт на Марс становится короче.

Сколько суток продолжается полёт до Марса

Продолжительность экспедиции, а именно, сколько суток примерно продолжается полёт до Марса, зависит от: двигателя корабля, суммарного веса космолёта с грузом, скорости движения, расстояния между небесными телами в разные годы, траектории движения. О том, сколько времени займёт полёт до Марса, можно судить по прошедшим отправкам.

Продолжительность полёта космических аппаратов на красную планету:

• Первое путешествие продолжительностью 229 дней совершила автоматическая станция МКС Mariner-4 в 1964 году.
• Самое быстрое путешествие совершил корабль Новые горизонты. Его скорость составила 58 тыс. км/ч. Удалось это благодаря отсутствию тяжёлого технического оснащения. Путь корабля налегке продолжался 78 суток.
• Дольше всего добирался до пункта назначения Mars Полар Лэндэр, его путь занял 334 дней.
• Викинг-1 первый космический аппарат, который успешно вошел в орбиту, а затем совершил посадку на Марсе в 1975 году. Время в пути– 304 дня.
• Марс Одиссей – орбитальный аппарат отправлен на Марс в 2001 году. Работает околомарсианской орбите дольше всех. Время в пути – 200 суток.
• Американскому посадочному модулю Феникс, потребовалось 294 дня. Его достижением стало впервые осуществлённое бурение на планете.
• Марсоход Curiosity – представляет собой автономную химическую лабораторию. Намного тяжелей и больше своих предшественников. Кьюриосити был отправлен в космос 26 ноября 2011 года. 6 августа 2012 года вошел в орбиту планеты. Время в пути – 253 суток.
• Новейшая американская станция Инсайт добралась за 205 дней.
• Европейскому Trace Gas Orbiter потребовалось 229 суток. Отправлялся он с космодрома Байконур.
• Марс Глобал Сервейор, отправившийся с мыса Канаверал, уложился в 308 земных суток.

Цели полёта на марсианскую планету

Перспектива покорения новой территории приятна, но есть и другие, более веские причины познакомиться с красным соседом поближе.

Почему людям это необходимо:

1. Выживание человечества
   Важнейшая цель – обеспечить наш вид будущим в случае глобальной катастрофы. Билет с тонущего корабля, наша страховка и гарантия продолжения жизни цивилизации.
2. Научные исследования
   Поиск новых живых организмов, материалов, геологических пород манят учёных Земли. Микрогравитация, извечный холод и разреженная атмосфера являются интереснейшими темами для изучения. Наилучший путь выполнять исследования – создание колонии. Создав технологии, которые позволят жить на Марсе, мы сможем применить их на родной земле. Как писал Александр Кумар, исследовав дно океана и Вселенную, люди непременно совершат открытия, которые улучшат их жизнь. Открытия в одной сфере неизбежно порождают развитие и в других.
3. Престиж
   Каждому первооткрывателю приятно будет осознавать, что нам покорилась ещё одна планета, новая территория. Страна, которой удастся совершить удачное освоение Марса, несомненно, может рассчитывать на лидерство в политике и экономике, мировой престиж, звание сверхдержавы. И, наконец, освоение новой планеты поможет ответить на массу вопросов и удовлетворить любопытство.
4. Восполнение ресурсов
   Землю, рано или поздно, ждёт истощение не возобновляемых ресурсов. Идея отправится за ними на другую планету закономерна и привлекательна.

Полёт на Марс: реальные факты

Технический прогресс пока недостаточно развит, чтобы пилотируемые полёты на Марс прошли триумфально. Мешают осуществлению этого прорыва суровые реалии: дороговизна, непривычные для человека природные условия, сложности с оборудованием и опасность здоровью астронавтов. На текущем этапе развития люди могут лишь контролировать беспилотные миссии дистанционно, изучать небесные тела с помощью марсоходов, делать фотографии и подготавливать почву.

Стоимость полёта

Стоимость пилотируемой экспедиции составит минимум 100 миллиардов долларов, по оценкам Брента Шервуда, космического архитектора Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене, штат Калифорния. Отметим: годовой бюджет NASA сегодня составляет ориентировочно 20 миллиардов. То есть, пока организация позволить себе такую экспедицию не может.

Цифра 100 миллиардов взята не из головы. Эти средства необходимы для обеспечения экипажа минимальным набором ресурсов, топлива, защитой. Удовлетворим интерес, сколько стоит одна космическая станция, — от 10 миллиардов долларов. Доставка одного человека будет стоить примерно 1 миллиард долларов.

Для сравнения: полёт беспилотного космического аппарата, то есть без человека, стоит от 74 миллионов до 2,5 миллиарда долларов. Это в 40 раз меньше, чем планируемый полёт с космонавтом. Разница объясняется потребностями людей в системе жизнеобеспечения, полезном грузе, тяжёлых баках с кислородом, защите от радиации. Все эти затраты и складываются в минимальную сумму 100 миллиардов.

Что мы отправляем в полёт на Марс

Долететь до Марса помогают современные космические аппараты. Устройства делятся по целям на спутники связи, навигационные, метеорологические и геодезические. Между нынешними и первыми образцами титанический труд учёных и годы технического прогресса. Кратко говоря: результат — усовершенствованная начинка и прочная оболочка.

В попытках покорить Красную планету все виды КА: орбитальные спутники, спускаемые аппараты, марсоходы, — чаще всего летят в один конец. Их возвращение не имеет смысла, ведь на борту межпланетных транспортных средств пока не было людей. Даже продвинутая железная громадина не стоит огромных вложенных средств и хлопот, чтобы возвращать её на Землю. Но, если на звездолёте удастся отправить человека, смысл возвращения появится.

Сколько было полётов на Марс

К настоящему моменту было отправлено 45 космических миссии, лишь 17 полётов оказались благоприятными. Пилотируемых миссий не было совершено ни одной. Статистика гласит: из 21 неудачных полётов 10 потерпели фиаско уже на старте. Причины были различными: неполадки разгонного блока, отказ третьей ступени ракеты-носителя и другие неисправности.

7 миссий были частично успешными они долетели до запланированного пункта, но у некоторых при приземлении что-то пошло не так. Например, у посадочного модуля Beagle не развернулись солнечные батареи, зонды советских аппаратов были погублены марсианскими бурями, спускаемый аппарат Schiaparelli разбился. Это доказывает факт: отправка на соседнюю планету — рискованное дело, требующее десятков лет тестирования и подготовки.

Что нужно, чтобы состоялся пилотируемый полёт

Планы, как земляне отправятся на Марс в 2023 году, являются если не фантастическими, то очень оптимистичными. Чтобы это произошло, потребуется сделать колоссальную работу и вложить миллиарды. Более вероятно, что первый запуск с пилотом состоится позднее, годам к 30-м.

Ракета небывалой грузоподъёмности

Для реализации пилотируемого полёта нужно вывести на орбиту большое количество ресурсов, полезного груза, более 100 тонн. Осуществить это можно только с помощью ракеты небывалой грузоподъёмности, пока не существующей в реальности. Ракете необходимо учитывать особенности марсианского полёта. Россия предпринимала попытки запуска подобных ракет, но они не увенчались успехом.

В разработке у Илона Маска новая Big Falcon Rocket, способная вместить до 150 тонн груза. Ракета будет состоять из двух ступеней, предположительно, многоразовых. При помощи первой устройство выйдет на земную орбиту, другая обеспечит транспортировку на орбиту красного карлика. Это лишь планы, эксплуатация не подтверждена, начало испытаний произойдёт не раньше 2020 года.

Радиационный зонтик

Защита от радиации — важнейшее условие успешной марсианской экспедиции. Сегодня технологии пока не дошли до того, чтобы полностью защитить человека в условиях космического полёта. Мерой защиты может стать радиационный зонтик, убежище, где можно укрыться от излучения. Учёные рассчитали массовую толщину стенок в таком отсеке, она должна быть примерно 25—30 г/см2. Без этой меры предосторожности астронавтов ждут последствия в виде огромных доз радиации, вызывающие неотвратимые изменения в ДНК. Рак, бесплодие, болезни мозга, — лишь малая доля возможных результатов пребывания на Марсе без защиты.

Система жизнеобеспечения

Все современные космолёты оснащены системами: жизнеобеспечения, электроснабжения, температурного режима, управления, связи, ориентации и аварийного спасения. Система жизнеобеспечения сейчас может работать менее полугода, и это ещё одна причина, почему пилотируемый полёт пока невозможен. Планируется увеличить этот срок до 1—3 лет, усовершенствовать работу, процесс ведут США, Россия. Недостаток современных СЖО — необходимость расходных материалов, которые недостать в космосе. Образцом необходимой системы допустимо считать уже созданную на ОК Мир. Потребность в витаминах планируется удовлетворять в бортовой оранжерее. А также существуют проекты гибридных биологических систем жизнеобеспечения на основе растений, фотосинтезирующих и снабжающих человека кислородом.

Искусственная гравитация

Ещё один необходимый компонент для успешной миссии — создание искусственной гравитации. Она нужна, чтобы избежать последствий невесомости. Марсианская гравитация равна 38% от земной, что создаёт неудобства. Если в полёте не будет искусственной гравитации, космонавты будут испытывать проблемы с вестибулярным аппаратом, сердечно-сосудистой системой, отвыкнут ходить привычным образом. Из-за отсутствия привычных нагрузок мышцы атрофируются, кости станут ломкими. У людей, находящихся долго в невесомости, снизится работоспособность, они не смогут обслуживать корабль должным образом. Невозможно будет использовать открытые коробки, ёмкости, чинить что-то инструментами. Таким образом, пока не придуман способ создать искусственную гравитацию, освоение дальних планет следует отложить.

Парашют для посадки на планету

Для обеспечения мягкой посадки корабля возникла необходимость парашюта. Десятки миссий завершились провалом именно при стыковке. Проблема: атмосфера Красной планеты разрежена, не позволяет мягко посадить тяжёлый космолёт, движущийся на большой скорости. NASA разрабатывает сверхзвуковую тормозную двигательную установку для этой цели, а Роскосмос испытал парашют для посадки. Основой для его разработки служит наиболее удачная система, использовавшаяся в марсоходе Curiocity, SkyCrane. Если удастся сконструировать такой парашют, посадка будет безопасной и отправка человека станет возможной.

Умные скафандры

Существующие скафандры необходимо модернизировать. Все мы помним, что на Марсе разреженная атмосфера, слабое магнитное поле, сильная радиация. У современных космических комбинезонов есть недостатки: нижняя часть тела недостаточно мобильна, присутствует чувствительность к загрязнениям и повреждениям. В результате астронавт может находиться в открытом пространстве максимум 8 часов, это время нужно увеличить. Идеальный марсианский скафандр должен быть удобным, функциональным и не требующим частого техобслуживания. А также умный скафандр должен удовлетворять все физиологические потребности астронавта.

Опасности путешествия от старта до финиша

Даже убеждённый мечтатель Илон Маск признаёт: при покорении Марса высок риск смерти. Итак, вот что может угрожать отважным путешественникам-покорителям чужой планеты.

Ваша ракета может взорваться перед тем, как покинуть Землю

Риск взрыва ракеты существует как на Земле при запуске, так и при достижении цели. Сложно сказать, какой из двух исходов станет более обидным. Оба грозят гибелью находящихся на борту людей. Разрушительные последствия коснутся и места запуска: уничтожится стартовая площадка и окрестности. Финансовый ущерб в результате неудавшейся миссии исчисляется миллионами долларов.

Вы можете подвергнуться серьёзному воздействию радиации от солнечной вспышки

В космосе нет атмосферы, а значит, ничто не препятствует радиационному излучению солнечных вспышек. Постоянный поток солнечных вспышек можно сдерживать какое-то время при помощи оборудования, но оно ограничено. Опасность радиации в цифрах: облучение при поездке на Марс составляет примерно 0,66 Зиверта. Это больше, чем на самой планете. Двухлетний путь туда и обратно сократит продолжительность жизни астронавта на 2 года и 5 месяцев и увеличит риск онкологических заболеваний на 5%. Необходимо разработать радиационный зонтик как можно скорее.

Метеороиды могут пробить ваш корабль

Один камешек — и вся миссия насмарку. Главная опасность метеороидов состоит в их огромной скорости до 28 200 километров в час. Двигаясь так молниеносно, даже крошечный объект способен повредить обшивку, нарушить целостность корабля. Наихудшим исходом полёта может стать полное разрушение космолёта на обломки, как это произошло с Iridium 33 и Космосом-2251.

Низкая гравитация нанесёт ущерб вашим костям и мышцам

Главная опасность низкой гравитации в том, что мы не можем знать, как поведёт себя организм в таких условиях. Человек создан и приспособлен к гравитации Земли, поэтому пониженная гравитация может привести к атрофии мышц, снижению зрения, бессоннице и другим отклонениям. Происходят изменения в активности генов, регулирующих костную ткань. Страдает, в том числе и важнейшая сердечная мышца. В невесомости нельзя давать телу привычные спортивные нагрузки, что ведёт к неуклонной потере формы и работоспособности.

Ваши попутчики могут свести вас с ума

Добиться взаимопонимания и мирно общаться с командой незнакомых людей осложняют экстремальные обстоятельства. Если возникают разногласия на космическом судне, с него нельзя сбежать. В 2011 году был проведён 520-дневный эксперимент над группой из 6 людей в закрытом пространстве. Исследовались психосоциальные проблемы, наиболее остро выделились: скука, изоляция, культурные различия. Эксперимент доказал: сложно подобрать неконфликтных людей, психика которых не пострадает в результате совместного заточения на МКС.

Система жизнеобеспечения может дать сбой

В долгосрочных миссиях вероятны неполадки оборудования, от которого напрямую зависит жизнь экипажа. Если система жизнеобеспечения даёт сбой, космонавты остаются без важнейших ресурсов: воды, воздуха, пищи. Какое-то время они смогут производить необходимое, перерабатывать отходы, но высока вероятность летального исхода до завершения полёта.

Вы можете разбиться на поверхности Марса при попытке приземлиться

Скорость космического корабля составляет около 62 тыс. миль в час. Разреженная атмосфера планеты не смягчит приземление. Поэтому всегда существует риск неудачной посадки, которая перечеркнёт ваши старания длиной в полгода.

Какие технологии нужны, чтобы сократить полёт на Марс

В длинных путешествиях есть плюсы, если они не длятся годами. Существует два реальных способа сократить полёт до Красной планеты: камеры гиперсна и инновационные двигатели. Камеры гиперсна, конечно, не поглощают время, а лишь облегчают восприятие человека, создавая иллюзию более незначительного по времени полёта. Второй способ — новые двигатели, которые доставят космонавтов в считанные дни.

Камеры гиперсна

Учёные продолжают думать о том, как сделать путешествие на Марс комфортным для астронавтов. Компанией Spaceworks при поддержке NASA придумано использовать камеры гиперсна. Космонавт уснёт и не заметит, как прошло несколько месяцев. В фильмах такое часто показывают, сейчас можно утверждать это больше не фантастика. Конечно, сам полёт короче не станет, но убережёт людей от серьёзных психологических проблем. В гиперсне температура тела понижается, как и обмен веществ. А также частично решится проблема атрофии мышц. Существуют примеры применения гиперсна на 14 дней без негативных последствий для мозга. Снижать температуру тела планируется с помощью медикаментов.

Полёт на Марс за 45 дней

Росатом совершил амбициозное заявление о строительстве ядерного двигателя, способного достичь Марса за 45 дней. Как отмечают учёные, создать сам двигатель — не так дорого и проблематично, как спроектировать космолёт вокруг него. Принцип работы двигателя будет основан на химической тяге. Проект запланировано реализовать к 2025 году и потратить на это примерно 15 миллиардов рублей, что составляет 700 миллионов долларов. В сравнении с американскими проектами, это дёшево. В Америке тоже разрабатывают ракетные двигатели, но, в отличие от российских, они приводятся в действие электричеством. Разработку ведёт компания Ad Astra Rocket Company.

Реален ли полёт человека на Марс сейчас?

Создание подходящего пилотируемого корабля — настоящий вызов для инженеров, разработчиков, учёных. Реальность успешного полёта homo sapiens в ближайшие 5—7 лет сомнительна. Говоря о реалистичных планах, можно рассматривать 30-е годы XXI века. Человек сможет высадиться на Красную планету, но вот возможности вернуться оттуда живым и невредимым, а также жить там длительное время пока вызывает большие сомнения.

Итак, сейчас путь к Марсу занимает продолжительное время, стоит невероятно дорого. Люди добились успеха в отправлении беспилотных аппаратов, но сейчас иного варианта нет. Мы не готовы организовать миссию с пилотом на соседнюю планету без жертв. Сейчас активно ведутся разработки, чтобы свести риски к минимуму и прийти к этой великой цели.

Пригодилась информация? Плюсани в социалки!

• Когда полетят на Марс?
• Беспилотные миссии на Марс: путь человечества из земной колыбели
• Пилотируемые полеты к Марсу в СССР