Илон Маск (Elon Musk), основатель SpaceX и Tesla, опубликовал новые подробности своего видения колонизации частей солнечной системы, включая Марс, спутник Юпитера Европу и спутник Сатурна Энцелад. Его полные энтузиазма планы, призванные сделать людей мультипланетарным видом в случае разрушения цивилизации, включают начало полётов на Марс уже в 2023 году.
Детали, опубликованные в журнале New Space, безусловно, амбициозны. Но реалистичны ли они? Как человек, работающий в области исследований солнечной системы, и, в частности, над новым марсоходом Европейского космического агентства, я нахожу их невероятными в нескольких отношениях.
Прежде всего, давайте не будем отмахиваться от Маска как мечтателя из Кремниевой долины. Он достиг огромного успеха с запуском ракет в космос. В его статье предложено несколько интересных способов попытаться добраться до Марса и дальше, а ещё он намерен построить «самоподдерживающийся город» на Красной планете.
Идея зависит от удешевления полётов в космос — в статье говорится, что стоимость полётов на Марс должна быть снижена на «пять миллионов процентов». Важной частью этого будет многоразовая космическая технология. Это отличная идея, которую Маск уже воплощает на практике с впечатляющими посадками ракетных ступеней на Землю — а это, несомненно, значительный технологический шаг.
Производство топлива на Марсе и за его пределами это то, что он также предлагает, чтобы сделать издержки оправданными. Эксперименты, ведущиеся в этом направлении, демонстрируют, что ключевым является выбор правильного топлива. Эксперимент MOXIE на ровере NASA 2020 покажет, сможем ли мы производить кислород из атмосферного CO2 на Марсе. Вероятно, это возможно. Но Маск хотел бы производить также метан — он был бы дешевле и более пригоден для многократного использования. Это сложная реакция, требующая много энергии.
Тем не менее, пока всё это вполне выполнимо. Но дальше в статье планы становятся всё более и более невероятными. Маск хочет запустить огромные космические корабли на орбиту вокруг Земли, где они будут заправляться несколько раз, используя ускорители, запущенные с земли, и ожидая отправки на Марс. Каждый из них будет рассчитан на 100 человек, и Маск хочет запустить 1000 таких кораблей в течение срока от 40 до 100 лет, что позволит миллиону людей (прим.ред.: мы понимаем, что 100 х 1000 = 100 000, как автор получил миллион — мы не знаем) покинуть Землю.
Межпланетные заправочные станции могли бы также находиться на таких объектах, как Энцелад, Европа и даже спутник Сатурна Титан, где, возможно, когда-то была, или может быть, до сих пор есть жизнь. Топливо будет добываться, и храниться на этих спутниках. Это позволило бы нам глубже проникнуть в космос в такие места, как пояс Койпера и облако Оорта.
Капсула Red Dragon предлагается как потенциальный посадочный аппарат для таких миссий, с использованием двигательных установок в сочетании с другими технологиями вместо парашютов, как это делается в большинстве миссий на Марс. Маск планирует протестировать такую высадку на Марсе в 2020 году во время выполнения беспилотной миссии. Но неясно, насколько это выполнимо, а потребности в топливе огромны.
Пустые надежды?
Есть три чрезвычайно важные вещи, которые Маск упускает или отмахивается от них в статье. Миссии, такие как ровер ExoMars 2020, и планы по доставке образцов на Землю, предназначены для поиска признаков жизни на Марсе. И мы должны подождать результатов, прежде чем потенциально загрязним Марс людьми и их отходами. Для планет предусмотрены правила «планетарной защиты», чтобы избежать загрязнения, и для науки важно, чтобы все последующие миссии следовали им.
Другая проблема заключается в том, что Маск упускает из виду одну из основных технических проблем пребывания на поверхности Марса: температуру. Всего в два предложениям он заключает:
Он немного холодный, но мы можем его разогреть. Он имеет очень полезную атмосферу, состоящую в основном CO2 с некоторым количеством азота и аргона и несколькими другими микроэлементами, что означает, что мы можем выращивать растения на Марсе, просто сжимая атмосферу.
В действительности температура на Марсе снижается с 0 °C в течение дня до почти -120 °C ночью. Работа при таких низких температурах уже крайне затруднена для небольших посадочных аппаратов и роверов. Фактически, это проблема, которая была решена с помощью нагревателей в конструкции трёхсоткилограммового ExoMars 2020, но количество требуемой мощности, вероятно, будет непреодолимым препятствием для «самоподдерживающегося города».
Маск не раскрывает никаких подробностей о том, как согреть планету или сжать атмосферу — каждое из этих действий представляет собой огромную инженерную задачу. Раньше писатели-фантасты предлагали «терраформирование» — возможно, растопив ледяные покровы планеты. Это не только навсегда изменит окружающую среду, но и создаст новую трудность, поскольку на Марсе нет магнитного поля, которое удерживало бы новую атмосферу, созданную такими манипуляциями. Марс постепенно теряет свою атмосферу на протяжении 3,8 миллиардов лет, а это означает, что будет трудно удерживать такую прогретую атмосферу от испарения в космос.
Последняя главная проблема заключается в том, что не упоминается об излучении за пределами магнитной оболочки Земли. Путешественники на Марс и живущие на нём были бы уязвимы для потенциально фатальных космических лучей нашей галактики и солнечных вспышек. Прогнозирование солнечных вспышек находится в зачаточном состоянии. При современной технологии экранирования, только во время пилотируемого полёта туда и обратно астронавты рискуют четыре раза подвергнуться дозам радиации, превышающим рекомендованные для астронавтов пределы. Это может также нанести вред беспилотным космическим аппаратам. Сейчас ведётся работа по прогнозированию космической погоды и совершенствованию защиты. Это смягчило бы некоторые из проблем, но мы ещё этого не достигли.
Что касается дальнейших миссий, существуют вопросы о температуре и радиации при использовании Европы и Энцелада в качестве заправочных станций — без надлежащих инженерных исследований, оценивающих их. Эти спутники погружены в самые мощные радиационные пояса в солнечной системе. Более того, я бы задал вопрос, полезно ли рассматривать эти захватывающие научные цели, возможно, даже с большей вероятностью, чем Марс, являющиеся местами обитания жизни, в качестве «ракетных депо».
Планы по продвижению к поясу Койпера и облаку Оорта с людьми на борту — явная научная фантастика — это просто слишком далеко, и у нас нет для этого инфраструктуры. На самом деле, если Маск действительно хочет создать новый дом для людей, Луна может быть его лучшим выбором — в конце концов, она ближе, так что её освоение обошлось бы намного дешевле.
Тем не менее, стремление к высокой цели означает, что мы чего-то добьёмся, и последние планы Маска могут помочь проложить путь для дальнейших исследований.