Новый шаг человечества

С первого полета в космос Юрия Гагарина в апреле 1961 года прошло уже почти 50 лет. Успехи пилотируемой космонавтики за это время очевидны, однако почти все они связаны с освоением околоземного пространства. Впечатляющим исключением стала лунная программа американцев, завершившаяся высадкой на поверхность нашего естественного спутника 12 астронавтов США. Последний шаг по Луне в декабре 1972 года сделал Юджин Сернан, и вот уже более 25 лет человечество не ступало на другое космическое тело. Куда будет наш следующий шаг?

Красная планета

Марс представляется уникальной планетой для дальнейшего исследования эволюции планет Солнечной системы, прогноза развития Земли и ее биосферы. Среди всех планет он наиболее близок к Земле по расстоянию и по своим свойствам. Но главное то, что Марс является единственной планетой, перспективной с точки зрения обживания ее человеком.

История его наблюдений насчитывает три сотни лет – они позволили получить общие представления об этой планете: параметры орбиты, скорость вращения и направление оси вращения, период вращения. Были обнаружены полярные шапки, высоченные (выше Эвереста) горы и глубокие каньоны, облака, пыльные бури. Еще в XVIII веке Уильям Гершель выявил у Марса скудную атмосферу. Спектрометрические измерения в дальнейшем показали, что содержание воды в ней в десятки раз меньше, чем в самых сухих пустынях Земли, а давление на поверхности планеты в 40 раз меньше, чем у нас. Диапазон изменений температуры для всех широт и времен года на Марсе, по данным измерений американских “Викингов”, составил от +27 до –143 градусов по Цельсию.

Этот мир сильно отличается от земного, но в то же время он – самый похожий на него среди всех объектов Солнечной системы. Сухая, холодная и на первый взгляд безжизненная пустыня с разреженной атмосферой из углекислого газа вполне может хранить в себе следы прошлой жизни или даже поддерживать ее в оазисах под поверхностью планеты. Уже ближайшие исследования автоматами могут дать ответ на волнующий человечество вопрос: “Уникальна ли земная жизнь во Вселенной?”

Не считая финансовых затрат на марсианский проект (от десятков миллиардов до одного триллиона долларов США), реальная возможность пилотируемого полета связана с решением двух главных задач: технической и медико-биологической. Необходимо доставить к планете в приемлемые сроки земной экипаж из 4–6 человек с соответствующим оборудованием, высадить его на поверхность, после чего вернуть его на Землю живым и как можно более здоровым. При этом безопасность такого полета для людей приобретает первоочередное значение.

Проекты полета

Помимо писателей-фантастов, варианты пилотируемого полета к Марсу разрабатывали и специалисты, начиная с 1924 года и вплоть до последних лет. Проекты таких полетов (с облетом или посадкой на поверхность планеты) появлялись в СССР, США и в Европейском космическом агентстве с прорабатыванием различных сценариев и разных технических решений по конструкции комплекса, типу двигателей и количества экипажа. Если говорить о государственных устремлениях в этом направлении, то в январе 2004 года президент США Дж.Буш объявил программу “Перспективы исследования космоса” с конечной целью высадки человека на Марс в 2030–2033 годах. В России работы по пилотируемой экспедиции на Марс ведутся в профильных институтах и конструкторских бюро в рамках федеральной космической программы. По мнению директора Института космических исследований РАН, академика Льва Зеленого, у нашей страны есть все шансы осуществить высадку на Красной планете уже в 2023–2025 годах, если приступить к подготовке соответствующей миссии сейчас.

Действительно, из всех существующих в мире проектов полета к Красной планете, пожалуй, наиболее проработанным следует считать российский проект “МЭК” (Межпланетный экспедиционный комплекс), отличающийся от прочих использованием для межпланетного перелета маршевых электроракетных двигателей. Это самые экономичные из ракетных двигателей с максимальной скоростью истечения реактивной струи, и они наиболее перспективны для межпланетных перелетов. Источником энергии для них могут быть ядерные реакторы или солнечные батареи, преобразующие излучение нашей звезды в электричество. Последние в российском проекте выбраны основными, поскольку построение массивного экспедиционного комплекса на такой основе обеспечивает высокую надежность межпланетного перелета за счет многократного резервирования энергодвигательных элементов, а также позволяет сделать корабль многоразовым, существенно снижая стоимость общей программы освоения Марса.

Наш сценарий подразумевает отправку пилотируемой экспедиции в определенный район планеты, предварительно разведанный автоматами, с последующим формированием там необходимой инфраструктуры для углубленного изучения именно этого района. Единый межпланетный экспедиционный комплекс массой примерно 500 тонн состоит из межпланетного орбитального комплекса (в нем обитает экипаж из четырех человек), взлетно-посадочного комплекса со специальной взлетной ракетой (для спуска на поверхность Марса и взлета с него двух человек), корабля возвращения к Земле (для обеспечения возможности возвращения экипажа на низкую околоземную орбиту) и энергодвигательной установки, которая будет выполнять роль космического буксира. Он собирается на околоземной орбите с помощью мощных ракет-носителей и стартует оттуда к Марсу. Первый полет предполагается без высадки людей на планету – только работа на орбите, с контролем доставленных на его поверхность автоматов. И лишь во второй или третьей экспедиции их примеру последуют люди.

Забота об экипаже

Из огромного числа медико-биологических факторов полета на Марс первостепенное значение имеют продолжительность и автономность такой экспедиции. Минимальный срок ее, включая межпланетные перелеты и кратковременное пребывание на Марсе при имеющихся технических возможностях, составляет 450 суток. Это примерно сопоставимо с рекордным пребыванием в орбитальном космическом полете на станции “Мир” нашего врача-космонавта Валерия Полякова в 438 суток. Но, в отличие от полетов вокруг Земли, здесь не будет возможности ни доставки на борт каких-то запасных частей системы жизнеобеспечения, ни быстрой эвакуации в случае экстренной необходимости на родную планету кого-то из членов экипажа или всего экипажа.

К тому же необходимо защитить землян, направившихся к Марсу, от галактического и солнечного излучения, от которого нас около Земли спасает ее мощное магнитное поле, а также – от радиационных поясов Земли. Серьезная защита потребуется и во время спуска на Марс и нахождения на этой планете, поскольку у нее нет такого магнитного поля и такой мощной защитной атмосферы, и поэтому на поверхности Марса космонавтов ожидает вторичное нейтронное излучение от бомбардировки его поверхности. А еще нужно защитить людей от вторичного облучения, которое будет в результате бомбардировки материалов корабля и даже радиационного убежища космическими частицами. Суммарные дозы радиации, которые получат космонавты за время экспедиции, могут оказаться примерно в 4–10 раз выше, чем в длительных орбитальных полетах. Кроме того, в марсианской экспедиции люди впервые столкнутся с продолжительным воздействием нового малоизученного фактора – гипомагнитной среды. На Земле и около нее все живое существует под воздействием постоянного магнитного поля планеты, его естественных колебаний. Величина поля в межпланетном пространстве и на поверхности Марса будет соответственно в 10 000 и 1 000 раз меньше, чем на Земле.

Никто пока точно не знает, на каких системах человеческого организма и в какой мере отразится воздействие того или иного фактора этого полета. Например, как считает абсолютный рекордсмен по продолжительности пребывания в космосе врач Валерий Поляков, “репродуктивная функция человека в ходе полета и возвращения с Марса потеряется полностью – из-за длительного воздействия жесткой радиации, уменьшения содержания кальция в костях и атрофии мышц в результате изменения гравитации…”.

Но всё это, конечно, не остановит марсианский проект человечества. Над решением грядущих проблем уже работают тысячи ученых во всем мире, а в середине 2009 года в Государственном научном центре “Институт медико-биологических проблем РАН” начался долгосрочный эксперимент по моделированию полета на Марс в земных условиях. Он состоит из предварительного 105-суточного, который уже проведен, и последующего 500-суточного экспериментов, в ходе которых международный экипаж (эксперимент пройдет в сотрудничестве с Европейским космическим агентством) испытает на себе максимально возможные в земных условиях факторы подобной экспедиции.

Прежде, чем посылать людей к Марсу, специалисты хотят понять, как отразится на их здоровье, психологической совместимости и работоспособности реальная изоляция от земной действительности в течение столь большого времени. Даже связь с родной планетой запланирована с задержкой до 40 минут, как это будет происходить вдали от Земли. Параллельно в том же институте пройдет эксперимент по облучению обезьян радиацией в дозах, которые ожидают космонавтов во время полета к Марсу, чтобы понять последствия такого воздействия на живой организм.

Причины лететь

Помимо новых знаний и ответа на вопрос о существовании на Марсе жизни, столь долгосрочное и масштабное свершение, естественно, обогатит нашу жизнь новыми полезными технологиями. По подсчетам американских специалистов, каждый вложенный в программу “Аполлон” (высадка человека на Луну) доллар принес США в долгосрочной перспективе около семи долларов прибыли. Среди вошедших только лишь в наш быт технологий, опробованных в том проекте, достаточно вспомнить такие примеры, как применение тефлонового покрытия и скрепляющей “липучки”.

Есть, однако, куда более жизненно необходимая для землян причина полета к Марсу и его глобального освоения. На нашей прекрасной и уютной планете вполне реальны глобальные катастрофы, способные не только превратить этот уют в полный хаос, но и даже привести к полному уничтожению жизни: например, столкновение с крупным астероидом или кометой. Только за последние два года в тревожной близости от Земли прошли несколько астероидов диаметром более 500 метров.

Цена возможного столкновения с подобным космическим объектом слишком высока для человечества, и, как ни фантастически это звучит, необходимо иметь какую-то замену нынешнему дому. При имеющемся состоянии развития земной цивилизации ей может стать только Марс, поэтому откладывать начало длительного процесса подготовки к полету на Красную планету неразумно.

Главный повод

Какой бы престижной ни казалась для той или иной страны высадка своего представителя на Марсе, такой проект может и должен быть международным. Это обусловлено его внеземной масштабностью, огромной стоимостью и необходимостью концентрации на одном направлении самых лучших достижений и возможностей, опыта разных стран.

Неспроста первый шагнувший на Луну человек, американец Нейл Армстронг, произнес историческую фразу, в которой не упомянул ни нации, ни конкретные страны: “Этот один маленький шаг для человека – гигантский прыжок для человечества”. А было это в далеком 1969 году, в самый разгар “холодной войны”! Первые космические успехи человечества связаны именно с гонкой вооружений. Ради первенства в освоении космического пространства ни СССР, ни США не жалели средств, а порой и опасно рисковали здоровьем и жизнями людей. Но времена изменились, человечество идет дальше в своем интеллектуальном, научном и духовном развитии. Другими должны стать и ценности, и подходы в освоении космоса: из геополитических они трансформируются в гелиополитические.

Некоторые космические проекты продемонстрировали необходимость и возможность такого сотрудничества: создание телескопа “Хаббл” и самое последнее – построение и плодотворная работа Международной космической станции. Уже сейчас можно назвать минимум пять потенциальных участников грандиозного марсианского проекта. Это три космические державы, осуществляющие пилотируемые полеты, – Россия, США и Китай, а также Европейский союз и Япония. Каждый из них может войти в него со своим вкладом: кто – технологиями, кто – опытом, кто – финансами. Количество участников проекта не имеет ограничений, как и число членов марсианских экипажей, – таких полетов будет не один и не два. Объединяться для общего интереса и выгоды – это очень сложный процесс. Но, например, Европа имеет прекрасный опыт добровольного политического и экономического объединения в интересах всех европейцев. Так что задача народов – требовать от своих правителей двигаться именно по этому пути.