Как из Марса сделать Землю

Пётр Карамзин, 34-летний фигурант дела «Нового Величия», давно увлекается астрофизикой и космонавтикой. Находясь в «Матросской тишине», он задал в письмах, проходящих цензуру, много любопытных вопросов ведущим ученым и популяризаторам космонавтики. Несмотря на тяжелые условия тюремного содержания в СИЗО Пресни, он не перестает мечтать и думать о будущем человечества. Публикуем подборку самых интересных ответов популяризатора космонавтики Виталия Егорова на вопросы Петра. В издательстве «Альпина нон-фикшн» недавно вышла книга Виталия «Люди на Луне».

— Не так давно Илон Маск предложил начать терраформацию Марса путем взрывов над его полярной шапкой водородных бомб. Принесет ли это положительный результат?

— Не принесет по двум причинам. Во-первых, к счастью, на Земле нет такого количества термоядерных бомб. По нашим расчетам, чтобы растопить все известные запасы углекислотного льда на полюсах Марса, нужно 50 000 «царь-бомб» — самых мощных в истории человечества. У нас их столько нет, и нет такого количества ракет, чтобы доставить бомбы на Марс. Во-вторых, даже если мы создадим столько бомб, доставим и взорвем их на полюсах Марса, это приведет к увеличению плотности атмосферы Марса примерно вдвое. Сейчас там 1/150 от плотности земной атмосферы, а станет 1/75 — это всё равно смертельные условия для людей, и заметной разницы для нашего организма не будет: что вакуум, что такая атмосфера.

— На днях был предложен проект по сбору «мусора» на орбите Земли. Устройства, которые планируется использовать, могли бы, на мой взгляд, подойти для захвата скоплений льда в облаке Оорта и их последующего транспортирования или «направления» на Марс. Эдакая бомбардировка ради терраформирования. Использование скоплений льда для марсианского терраформирования — старая тема. Насколько она актуальна теперь?

— Сейчас ведутся разработки по захвату совсем небольших кусков космического мусора — размером до полуметра. Хватать и перемещать огромные куски льда в космосе, которые движутся по своим орбитам на космических скоростях, — задача не для сегодняшней цивилизации. В облако Оорта летать не обязательно: те же спутники Юпитера и Сатурна во многом состоят из воды; еще периодически кометы прилетают к нам сами, но хотя бы сдвинуть их орбиту — на сегодня задача практически невыполнимая, хотя первые попытки собираются предпринять с небольшими астероидами.

Чтобы понять степень сложности задачи, представьте себе кусок льда диаметром с Третье транспортное кольцо, который несется «по своим делам» в 20 раз быстрее выстрела из винтовки. Что мы с ним сможем сделать? Только помахать во след платочком и сделать несколько фотографий. Даже если мы найдем способ перемещения комет, их понадобится больше сотни, чтобы наполнить Марс заметным объемом атмосферы. Мне кажется, перспективнее пробудить марсианский вулканизм, но эта задача тоже не для сегодняшнего человечества; может быть, через тысячу лет она станет более реалистичной.

— Почему во многих проектах, в том числе марсианских, в качестве основного источника питания используются солнечные панели? Чем плох реактор на тории?

— Использование энергии ядерного деления в космонавтике всегда приводит к лишним сложностям. Например, любой реактор сначала нужно запустить в космос — а не все на Земле будут приветствовать пролет атомной электростанции у себя над головой. Как мы знаем, ракеты не обладают 100-процентной надежностью, как и атомные электростанции.

В России сейчас разрабатывается космический буксир с ядерной энергодвигательной установкой: он должен перемещать грузы по орбитам и сможет также осуществлять перевозки до Луны и Марса. В перспективе такие установки можно будет использовать и на поверхности других планет.

В США разрабатывают менее мощный реактор Kilopower, который предполагается использовать на Луне и Марсе. Но, как показывает практика, если есть возможность обойтись без реактора, лучше обойтись без реактора — это упростит, удешевит и ускорит разработку. Расстояние между Марсом и Солнцем позволяет использовать на Марсе солнечные батареи, хотя их эффективность будет примерно вдвое ниже, чем на Земле. В своем пределе солнечные батареи эффективны до Юпитера, но, если лететь дальше, без ядерной энергии не обойтись.

— Фото НЛО на Марсе всегда подделка?

— Не всегда подделка, но всегда это не инопланетяне. Чаще всего то НЛО, о котором говорят в прессе и на YouTube, — это цифровой шум фотокамеры марсоходов или мусор на объективе. Яркие следы в виде точек или черточек на фотоснимках оставляют тяжелые заряженные частицы космической радиации, которые попадают в матрицу камеры. Хотя однажды марсоход Spirit снял настоящее НЛО. То есть неопознанный летающий объект — спутник в небе, который NASA не смогло идентифицировать. Но вокруг Марса обращается сейчас больше десяти спутников, причем как действующих, современных, так и старых, времен 1970-х, — поэтому такое наблюдение не должно удивлять. Прочие же «птицы», «статуи», «лемминги» и остальное, что находят на Марсе, — это просто плоды богатого человеческого воображения.

— Сегодня одна из проблем межпланетных и межзвездных полетов — это радиация. Рассматривают ли ученые возможность повышения сопротивляемости людей к радиоактивному излучению путем редактирования генома человека?

— После изучения некоторых биологических организмов, которые успешно противодействуют радиации, действительно, заговорили и о возможности выведения «генно-модифицированного» человека. Обычно в таких разговорах забывают, что возможности организмов защищаться от радиации небезграничны. Второй вопрос — этический: что делать, если выведенный генно-модифицированный человек, способный колонизировать Марс, захочет стать YouTube-блогером на Земле?

В общем, пока в космонавтике стараются использовать простые инженерные решения: повышать защитные свойства кораблей современного типа с помощью увеличения стенок обитаемых отсеков, размещения запасов воды у стенок кораблей и станций, увеличения скорости кораблей для сокращения длительности полета. Через пару лет в корабле Orion к Луне отправятся два человекоподобных манекена с датчиками радиации; один из них будет в пластиковом «бронежилете», защищающем от облучения. После полета ученые сравнят показатели дозиметров внутри манекенов и оценят эффективность такого жилета. Пока даже не предполагается создавать корабли с большим магнитным полем для дополнительной защиты от заряженных частиц.

Вообще, в пределах гелиосферы (пузырь газа и плазмы вокруг Солнца, который распространяется дальше орбиты Плутона) уровень космической радиации не настолько высок, чтобы говорить о невозможности межпланетных перелетов. До Марса и обратно слетать можно и на кораблях современного типа. В межпланетном пространстве внутри корабля человек получит в среднем годовую земную дозу в день, — много, но современные нормативы по облучению космонавтов и астронавтов на Международной космической станции допускают суммарную дозу, сравнимую с тем, что получит экипаж, слетавший на Марс и вернувшийся обратно.

На МКС космонавты облучаются примерно в три раза слабее, чем в межпланетном пространстве, но всё равно в десятки раз сильнее, чем мы на Земле. Один полугодовой полет на МКС сопоставим (в среднем) с работой ликвидатора чернобыльской аварии; а Михаил Корниенко, который пробыл на станции 340 суток, получил облучение, сравнимое со средней дозой, полученной пострадавшим от бомбардировки в Хиросиме. Геннадий Падалка, который пять раз летал в космос и суммарно провел на станции 878 суток, по степени радиационного облучения практически слетал на Марс.

А вот к Юпитеру или Плутону летать уже сложнее: слишком большая длительность полета, и накопленная доза окажется запредельной. Если говорить про межзвездные перелеты, там еще хуже: гелиосфера уже не защищает, и у корабля придется делать многометровые стены.

— Есть ли успехи в создании скафандров для длительного ношения на Марсе, с хорошей защитой от радиации и возможностью быстрого снятия-одевания?

— В скафандрах для Марса и Луны дополнительной защиты от радиации не предусматривается из-за незначительной опасности. На Марсе от заряженных частиц защищает еще и атмосфера — по уровню радиации поверхность Марса сравнима с МКС, где космонавты работают в тренировочных костюмах и футболках. По­этому, что касается лунных и марсианских скафандров, определяющими выступают совсем иные соображения: простота надевания и подготовки к выходу, удобство и легкость ношения при низкой силе притяжения, защита человека от перепадов температур и т. п.

Например, астронавтам «Аполлона» доставляло неудобства расположение ранца с системой жизне­обеспечения: он сильно менял центр тяжести, что приводило к частым падениям. Конструкторы учли эту проблему, и у нового скафандра NASA ранец смещен выше и ближе к естественному центру тяжести человека. На Марсе будет другая проблема — холодная атмосфера. Если на Луне вакуум, и человек в скафандре находится там как в термосе, то на Марсе из-за холодного ветра потребуются дополнительные слои теплоизоляции в скафандре — и он станет даже менее удобным, чем лунный.

Главная же проблема, которая тормозит развитие скафандров и не поз­воляет делать красивые костюмы, как в фильмах «Марсианин» или «Прометей», — потребность нашего тела в атмосферном давлении. В современных скафандрах оно снижено до 30–40% от земного, но этого всё равно недостаточно. В США разработали более красивую модель под названием Biosuit — стильный облегающий костюм; но пока это лишь дизайнерский эксперимент и нет соответствующих материалов, которые обеспечили бы прилегание к телу, сравнимое с атмосферой. Поэтому в ближайшие десятилетия скафандры так и останутся похожи на снеговиков, с такой же подвижностью, — «космическими кораблями в форме человеческого тела», как их называют сами разработчики.

Также не стоит забывать, что есть два типа скафандров: для выхода на поверхность и на случай разгерметизации корабля. Вторые называются аварийно-спасательными, и они намного легче созданных для открытого космоса. Аварийно-спасательные скафандры более стильные, — например, новые от Boeing и SpaceX смот­рятся довольно красиво, но в космос в них не выйдешь даже на Марсе.

— К слову, скафандры из кинофильма «Марсианин» — просто улет! А разве в линейке наших «орланов» нет похожего легкого скафандра с возможностью работы в космосе от полутора до двух часов?

— Нет, сегодня скафандры делают легкими только для нахождения внутри космического корабля. Для работы в открытом космосе они всё тяжелеют и тяжелеют, так как разработчики хотят, с одной стороны, обеспечить космонавту более комфортные условия, с другой — сделать его работу более эффективной и разместить в скафандре больше оборудования. Ближе всего к описанному вами варианту был советский скафандр «Ястреб», но им воспользовались лишь однажды — для перехода из одного корабля в другой в 1969 году.

Также несколько лет назад предлагалось усложнить «внутренний» скафандр, используемый на Space Shuttle, чтобы в нем можно было выходить в космос примерно на 20 минут, но от этой идеи отказались. Проблема всё та же: нашему телу нужно атмо­сферное давление, и вариант гидрокостюма пока нереализуем. Есть еще необходимость соблюдения температурного режима: человеческий организм работает как печка, и в вакууме его нужно эффективно охлаждать — действие «легких» систем охлаждения краткосрочно, а «тяжелые» требуют большого скафандра.

— На сегодняшний день, насколько мне известно, никто не занимается решением проблем, связанных с созданием гравитации (хотя бы в четверть от земной) внутри космического корабля или станции. Единственное, что предлагали, — и мы видели это в фильмах, — так называемое закручивание корабля или станции. Однако стыковка при таком вращении более опасная и сложная, а если используются традиционные двигатели, то вращение затратно по топливу. Когда, хотя бы приблизительно, люди научатся имитировать гравитацию и какие проблемы необходимо для этого решить?

— Технически проблема создания вращающейся станции вполне решаема. Раньше, например, многие корабли летали в режиме «закрутки»: «Союзы» к космическим станциям, «Аполлоны» к Луне. Правда, там периоды обращения были довольно большие (несколько минут на оборот) и закрутка поддерживалась не ради создания силы тяжести: «Союзы» таким образом держали солнечную ориентацию (чтобы солнечные батареи всегда были развернуты к солнцу), а «Аполлоны» вращались в режиме «барбекю», чтобы не перегревались борта.

Создание силы тяжести нецелесо­образно на кораблях и станциях современного типа. Люди научились жить до года в невесомости без значительной угрозы для здоровья. Этого времени достаточно как для длительных экспедиций на околоземной орбите, так и для полета к Марсу или обратно.

Более того, без невесомости научные возможности космических станций значительно сократятся, поскольку большая часть биологических, медицинских и многих физических экспериментов в космосе связана именно с невесомостью. Если мы ее «отключим», то сократится научная польза от пилотируемой космонавтики, которая и так, прямо скажем, оставляет желать большего. Ведь космос может предложить нам только два «­ресурса», которых нет на Земле: невесомость и вакуум. Вакуум создать еще можно, а длительную невесомость — уже нет. Если убрать невесомость, то зачем летать?

Если же задумываться о далеком будущем, то, вероятнее всего, космические города будут построены по принципу цилиндра О’Нила или стэнфордского тора — вращающихся вокруг своей оси цилиндрических или торообразных станций. То есть пока ничего, кроме вращения, не придумали. Можно еще двигаться с постоянным ускорением, но этот метод сгодится только во время полета к другим звездам — что совсем уж далекое будущее.

— Недавно видел по телевизору робота-ровера, тестируемого для работы на Марсе. Разрабатывают ли и тестируют ли обитаемый ровер, и если да, то как его планируют доставлять?

— Как в Советском Союзе, так и в США существовали проекты подвижных экспедиционных модулей для использования на Марсе. Десять лет назад в NASA разрабатывали модульного шестиногого робота Athlete, который мог транспортировать на себе жилые модули, — возможно, его вы и видели. Но на Марс он не полетел, а проект практически закрыли. Чтобы доставить такого робота на Марс, понадобится сверхтяжелая ракета и система посадки, рассчитанная на несколько тонн, — таких сегодня не существует.

Рекордная масса груза, доставленного на Марс, составляет около тонны. Недавно Toyota совместно с Японским космическим агентством показала мультик про большой подвижный ровер для Луны, но пока он находится на очень раннем этапе разработки — это скорее реклама, чем реальный проект.

— Радиация (слышал, что бывают всплески), высокий шанс попадания микрометеорита, пылевые бури, холод. Почему при таком наборе минусов создание колонии, а именно возведение жилых отсеков планируется всё же на поверхности, а не под ней?

— На поверхности проще. Конечно, если говорить о долговременном поселении (где люди будут жить, а не посещать его вахтовым методом, как станции на Антарктиде), то надежная защита понадобится. Для защиты от холода как раз лучше не ставить поселения на поверхность: например, в Сибири, на вечной мерзлоте, дома стараются поднять на один-два метра над землей — так их проще отапливать. Для начала можно построить наземную (намарсианскую) инфраструктуру и постепенно «закапываться вглубину». От радиации надежно защитят около двух метров грунта, но если мы хотим немного сэкономить нагрузку на купол, то лучше обкладывать постройку блоками льда или грунта с большим содержанием воды — это снизит опасность вторичной радиации.

В некоторых местах на Марсе, даже достаточно далеко от полюсов, есть залежи льда. Мне кажется, идеальным местом для первой человеческой колонии будет восточная часть равнины Эллада: это самое глубокое место на Марсе, а значит, там толщина атмосферы наибольшая, что поможет защититься от радиации и микрометеоритов и удобно для спуска аппаратов на парашютах. Там же имеются богатые залежи воды в грунте.

— Взлетел «Дракон» с астронавтами на борту, появились китайские компании. Роскосмос теперь «умрет»?

— Роскосмос будет жить, пока правительство России будет видеть необходимость в его работе. Главный источник финансирования Роскосмоса не NASA и не китайский бюджет — Роскосмос работает прежде всего в интересах Российского государства: ради его безопасности, экономики, науки и престижа. Главные заказчики госкорпорации — Минобороны, Минсвязи, Росгидромет; в части науки — Российская академия наук.

Деятельность Роскосмоса финансируется из государственного бюджета; соответственно, смотреть надо не на достижения американской, китайской или индийской космонавтики, а на достижения российской экономики: чем богаче будет страна, тем более масштабную деятельность в космосе она сможет себе позволить. Учитывая специфику нынешней экономики, я рекомендую следить за курсом нефти: при 100 долл. за баррель у Роскосмоса всё будет хорошо, при 150 долл. за баррель появятся новые корабли и своя околоземная станция, а если цена дойдет до 200 долл. — ­полетим на Луну.