Вперед на Марс! Летим? Не летим?

1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Оцени первым)

 «То, что казалось несбыточным на протяжении веков, что еще вчера было лишь дерзновенной мечтой, сегодня становится реальной задачей, а завтра — свершением. Нет преград человеческой мысли!»
СП. Королев

Тема полета на Марс пилотируемой экспедиции не нова. Хотя сейчас она уже не вызывает прежнего ажиотажа, какой был, например, во время американской лунной программы.

Мечта о полете человека на планету Марс имеет давнюю историю, но только сегодня мы подошли к возможности ее исполнения очень близко. Во многом интерес к Марсу был связан с ожиданием встречи братьев по разуму. И хотя рассчитывать на обнаружение на Марсе разумных существ не приходится, какие-то формы жизни там, вероятно, можно отыскать. Но значение полета человека на Марс выходит далеко за пределы поиска жизни вне Земли. Важно, что Марс — единственная планета, перспективная с точки зрения ее колонизации.

 

Марс — планета мифов и научной фантастики, «войны миров» и «зеленых человечков».
Пожалуй, ни с одной из планет Солнечной системы не связано столько гипотез — фантастических, дерзновенных и прекрасных — как с Марсом. Еще совсем недавно воображение землян будоражили увлекательные возможности найти мир себе подобных на расстоянии всего в несколько десятков миллионов километров — совсем незначительном в масштабах Вселенной. Сколь подкупающей была, например, гипотеза об искусственном происхождении марсианских «каналов», открытых итальянцем Скиапарелли.

Вот уже более полувека СССР(а теперь Россия), США и европейские страны, занимались и занимаются разработкой проектов пилотируемого полета к "Красной планете". К настоящему времени разработаны порядка полусотни разных вариантов пилотируемого полета на Марс. В разработке проектов принимали участие ведущие конструкторы ракетно-космической техники, такие как Королев, фон Браун и другие известные конструкторы.

Посмотрите на приведенную ниже иллюстрацию. Это "сборный" флот марсианских проектов всех времен и народов, начиная с 50-х годов ХХ столетия и заканчивая началом третьего тысячелетия, то есть наше время.

Современные космические технологии уже достаточно близки к возможности осуществления пилотируемой экспедиции на Марс. Главными лидерами в этой области являются – Россия и США. У каждой из них свой подход к достижению цели. В большей степени темпы осуществления марсианской программы на данном этапе зависят не только от технических проблем, хотя они есть, а от финансирования и политических приоритетов. Фактически лет 10-20 назад уже можно было бы осуществить пилотируемый полет к Марсу, но до сих пор этого не произошло. Какие же реальные возможности существуют для реализации проекта пилотируемой экспедиции к "Красной планете" и какие проблемы стоят перед разработчиками?

Марс
Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Эта планета названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «Красная планета» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.
Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой. Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных и вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных. Марсианский потухший вулкан Олимп — самая высокая гора в Солнечной системе, а Долина Маринера — самый крупный каньон.
Период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам.
Марс почти вдвое меньше Земли по размерам — его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53,2 % земного).
Площадь поверхности Марса примерно равна площади суши на Земле. Достаточно быстрое вращение планеты приводит к заметному полярному сжатию — полярный радиус Марса примерно на 21 км меньше экваториального.
Масса планеты — 6,418×10^23 кг (11% массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,711 м/сек^2 (0,378 земного); первая космическая скорость составляет 3,6 км/сек и вторая — 5,027 км/сек. Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты под углом 24°56′. Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд.

Каким образом можно достичь Марса?
Начнем с того, что межпланетный корабль необходимо отправлять в полет в период удобного расположения планеты назначения относительно Земли. Иначе он ее не достигнет. Такие "стартовые окна" при запусках к Марсу повторяются в среднем через 2 года и 2 месяца. А чтобы экипаж смог благополучно возвратиться на Землю, люди должны выжидать на Марсе 450 суток, пока не наступит "стартовое окно" для полета к Земле. В конечном счете все путешествие продлится 2 года и 8 месяцев!

Добиться существенного сокращения продолжительности межпланетного полета можно за счет увеличения начальной скорости в момент старта. Допустим, что при старте с околоземной орбиты ракета придаст кораблю третью космическую скорость — 16,7 км/с. Тогда полет будет совершаться уже не по эллипсу, а по скоростной параболической траектории и наши путешественники смогут достичь Марса всего за 70 суток! В этом случае время пребывания на Марсе можно сократить до 12 суток, а все путешествие по трассе Земля-Марс-Земля продлится 152 дня.

Схема возможных орбит перелета к Марсу

Но зачем так спешить?

Неблагоприятные факторы полета.
1. Космическая радиация

Космические лучи и солнечная радиация разрушают ткани, в особенности ДНК живого организма. Наиболее опасен солнечный ветер высокоэнергетическими частицами, которые имеют энергию 10-100 МэВ (в отдельных случаях до 10^10 эВ). 90 % из них — протоны, 9 % альфа-частиц, остальное — электроны и ядра тяжёлых элементов. Плотность потока частиц очень мала, но скорость лежит в диапазоне от 300 до 1200 км/с (кратковременно). Частицы на такой скорости при попадании в человека повреждают клетки и ДНК.

Часть повреждений необратима и может приводить к клеточным мутациям. Защита снижает поглощённую дозу, но до сих пор не было опыта с долговременным пребыванием человека в межпланетном космическом пространстве вне защищающего магнитного поля Земли. Велик риск развития рака. При спокойном Солнце минимальную дозу облучения, которую получат космонавты в течение 15-месячного полёта на Марс и обратно, оценивается в 1 Зв, при сильной вспышке на Солнце — на порядок выше. Попасть в «окно» как при полёте на Луну в программе «Аполлон», когда поток солнечного ветра минимален и не представил бы опасности, нельзя из-за большой продолжительности полёта на Марс. Увеличение защиты от радиации наращиванием экрана слишком сильно повлияет на массу корабля, величина которой для межпланетного перелёта является критичной.

Радиационные пояса Земли защищающие от космической радиации.

2.
Сразу после попадания человека в невесомость его организм начинает перестраиваться. Кровь приливает к верхней половине тела, и сердцу приходится прилагать больше усилий для перекачки крови. Организм «думает», что жидкости в организме много, и начинает выделять гормоны, отвечающие за водно-солевой обмен, в результате чего человек теряет много жидкости. Обычно космонавту во время такой перестройки требуется не менее 3 литров воды в день. Этот эффект довольно быстро проходит.
Продолжительная невесомость в течение всего космического полёта считается наибольшей медицинской проблемой. Мышцы, кости и система кровообращения из-за отсутствующей силы притяжения становятся слабыми, если их не тренировать. Больше всего потерь кальция и калия происходит в костях ног и таза, в рёбрах и костях рук потери меньше, в костях черепа даже увеличивается содержание этих химических элементов. Примерно после 8 месяцев пребывания в невесомости требуется от 2 лет и больше для восстановления на Земле, так как процесс разрушения костей некоторое время происходит и при земной силе тяготения. Мышцы же при действии гравитации восстанавливаются быстрее, хоть они и могут при длительном полёте потерять до 25 % от своей первоначальной массы. Больше всего ослабевают мышцы ног и спины, мышцы рук почти не теряют своей массы благодаря увеличению нагрузки на них в космосе.

Несмотря на то, что марсианская сила притяжения составляет 38 % от земной, к ней всё равно необходимо адаптироваться заблаговременно. Так можно было бы за 2 месяца до высадки экипажа на поверхность Марса создать искусственную силу тяжести вращением центрифуги, однако из-за небольших размеров центрифуги возникают силы Кориоли́са, которые отрицательно сказываются на здоровье человека.

Магнитное поле Марса слабее земного в 1000 раз. Этот фактор тоже является проблемой, так как отсутствие магнитного поля отрицательно влияет на вегетативную нервную систему.

Кроме физиологических воздействий долгого полёта, также идёт изучение психологических аспектов. Тесное помещение и ограниченность социальных контактов становятся ощутимыми для космонавтов. Поэтому отбор космонавтов, как теперь уже отбираются экипажи МКС, будет осуществляться не только по технической и научной квалификации, но и по психической стабильности и устойчивости к психологическим нагрузкам.

3. Психология
Чаще всего отмечается агрессия, которая приводит к конфликтам, когда люди длительно находятся в замкнутом пространстве. Минимизировать этот эффект можно, если набирать стрессоустойчивых людей в межпланетный экипаж. Следует учитывать разные культуры, религии, образы жизни и философии, в случае если экипаж будет международным. Для уменьшения чувства оторванности от Земли рассматривается вариант создания иллюзии смены времен года, пения птиц или привычных для землян запахов на корабле.
3 июня 2010 года был начат эксперимент «Марс-500», в котором будет имитироваться полёт на Марс.

4. Поломки техники
Даже при нынешнем развитии техники, в зависимости от продолжительности полёта статистически вырастает вероятность поломок жизненно важных систем, например, из-за попадания микрометеоритов. Особую опасность представляет выход из строя ракетного двигателя. По этой причине необходимо использовать резервирование, что сказывается на массе корабля.

5. Пыль
На красной планете отчасти представляют опасность даже песчаные бури, механизмы возникновения которых ещё точно не понятны. Ввиду отсутствия метеорологического спутника предупреждение о бурях было бы сравнительно коротким. Наконец другие погодные явления, как и свойства грунта планеты, полностью не изучены.

Марсианская пыль хоть и менее абразивна, чем лунная, но всё равно может отрицательно сказаться на здоровье космонавтов при попадании в лёгкие. Из-за очень малого размера частиц от неё очень трудно изолироваться. Так космонавты программы «Аполлон» на следующий же день замечали присутствие пыли в спускаемом аппарате. Кроме того, марсианская пыль содержит 0,2 % хрома. Многие соединения хрома не опасны, но есть вероятность присутствия солей хромовой кислоты, которые являются сильными канцерогенами.

Для электроники же опасность заключается, ввиду электростатических свойств марсианской пыли. Разряд, например, проскочивший между скафандром космонавта и кораблём способен повредить электронику первого. Предполагается, что электростатический заряд накапливается из-за постоянного трения с пылью. Здесь вносят свой вклад и песчанные бури. Так как на Марсе нет воды в жидком виде, то заземление не поможет, но уже некоторые учёные предлагают способы решения этой проблемы.

Выше приведенный перечень проблем и опасностей межпланетного перелета очень серьезный и все убеждает в том, что время полета экспедиции нужно сократить насколько это возможно. Достаточно вспомнить историю освоения Марса межпланетными автоматическими аппаратами СССР (России) и США.

Статистика не радует. С Лунной программой дела обстояли не лучше. Но не отказываться же из-за этого от проекта пилотируемого полета к Марсу, тем более, что последние проекты исследования Марса проходят довольно успешно. О том какие существуют технические возможности для осуществления проекта — во второй части.

Статьи на тему:

  • Вперед на Марс! Летим? Не летим? Завершение
    А. Леонов, А. Соколов "ПОСАДКА НА МАРС", "МЯГКАЯ ПОСАДКА НА МАРС". Итак комментарии условно разделились на следующие группы вопросов: 1. Посадка на Марс. 2. Возвращение...
  • Вперед на Марс! Летим? Не летим? Часть 2-я
    В первой части шла речь о проблемах и опасностях межпланетного перелета. Однако человеку свойственно бросать вызов опасностям и искать пути решения проблем. Как уже говорилось, более полувека ведущи...
  • Как провалилась программа Space Shuttle
    На написание этой статьи меня сподвигли многочисленные обсуждения в форумах и даже статьи в серьезных журналах, в которых я сталкивался со следующей позицией: «США активно разрабатывают ...
  • Феномен Луны
    3 мая 1715 года известный в свое время астроном Е. Лувилль наблюдал в Париже лунное затмение. Около 9 тридцати по Гринвичу он заметил у западного края Луны “какие-то вспышки или мгновенные дрожания св...
  • Опять неполадки в марсианской программе
    Уже который раз не могут осуществить изучение Марса... Что-то подозрительно... Начинаешь верить в то, что спутник Марса является космическим кораблем Причиной нештатной ситуации во время ...
  • Спутник марса является космическим кораблём
    Астрофизик доктор Иосиф Самуилович Шкловский рассчитал орбитальное движение марсианского спутника Фобос, и пришёл к потрясающему выводу, что луна Марса искусственная, полая, и по сути является гиган...
  • На Луне нашли воду, ртуть, серебро и много чего еще
    Почти ровно год назад Американское космическое агентство (NASA) направило один из своих зондов стоимостью в миллионы долларов прямо в лунный кратер. Зонд врезался в спутник со скоростью 2,5 километр...
  • На Байконуре почтили память погибших в крупнейшей катастрофе в истории ракетной техники
    На космодроме Байконур прошли траурные мероприятия по случаю 50-й годовщины крупнейшей катастрофы в истории ракетной техники. 24 октября 1960 года на стартовой площадке за полчаса до первого пуска...
  • Космос который нужен — Дело за малым
    Не так давно в серии статей "Вперед на Марс! Летим? Не летим" рассматривался вопрос организации пилотируемой экспедиции на Красную планету. Были рассмотрены проблемы, связанные с организац...
  • Техника — Строительство NASA
       . Новые фотографии в разделе "Техника" Альбом: Строительство NASA Смотреть фотографии в "Галерее-Нечто" ...
Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.

Рейтинг блогов Рейтинг блогов Rambler's Top100 free counters

Large Visitor Map