Я. Жив
Марсианские Утопии
Хотите покорить Марс...
Дерзайте. Но только приготовьтесь
в полной мере испить чашу сожалений
и тоски...
Рэй Бредбери
Наличие воды на Марсе всегда очень интересовало планетологов. Конечно,
прежде всего интерес вызван мечтой о заселении Марса. При этом почему-то
сама возможность жизни земного человека на Марсе автоматически выносится
за скобки, а во главу угла ставится наличие на Марсе воды (хотя бы в прошлом).
Между тем, главный барьер заселения Марса людьми заключается в марсианской
силе тяжести. Можно закопаться вглубь, спасаясь от радиации, защиты от
которой Марс не имеет. Можно завозить извне или добывать на месте
воду и кислород. Пока что нельзя одного – довести в достаточно большом
объёме пространства марсианскую силу тяжести до земной! Именно это закрывает
лично человеку (но не роботу!) дорогу к «пыльным тропинкам далёких планет».
Освоение космоса может иметь негативные последствия для живых организмов.
Британцы провели эксперименты на МКС, которые однозначно показали, что
гравитация имеет серьёзное влияет на гены. Обнаружены сильные эффекты у
некоторых генов, особенно среди нейронов. К значительным побочным эффектам
относятся атрофия мышц, разрушение скелета, замедление функций сердечно-сосудистой
системы, снижение выработки красных кровяных телец, нарушения баланса,
нарушения зрения и изменения в иммунной системе. В таком ключе поиски воды
на Марсе теряют смысл, ибо моря и реки совсем не обязательны для роботизированных
промышленных марсианских станций. Однако, эти поиски марсианских рек, морей
и океанов продолжаются и порой успешно.
Так, китайские учёные, вероятно, нашли на Марсе побережье древнего океана,
проанализировав данные, собранные марсоходом «Чжужун». «Наши выводы не
только подтверждают существование древнего марсианского океана на северных
равнинах, но также и дают важнейшее представление об эволюции окружающей
среды Марса...». Радиолокационные измерения, выполненные марсоходом, обнаружили
обширные отложения в недрах южной части равнины Утопия. Это открытие подразумевает
существование большого водоёма, что говорит в пользу гипотезы о существовании
в прошлом океана на северных равнинах Марса. Это «крайнее» сообщение из
серии поисков и самой воды, и её следов. Подобные интерпретации применимы
и к данным, полученным от других марсоходов. Однако касательно Марса есть
исторический пример – «марсианские каналы» Скиапарелли*. «Марсианские каналы»
породили не только множество научных статей, но и высокохудожественную
фантастику («Война миров» Уэллса, «Аэлита» А. Толстого).
Реальные марсоходы реальных каналов не обнаружили, хотя во времена Скиапарелли
сомневающихся в их существовании найти было очень нелегко. Предоставленные
марсоходами данные, конечно, более надёжны, но это всё равно косвенные
свидетельства, которые далеко не однозначны. А вот условия уноса воды –
отсутствие защиты от корпускулярной компоненты солнечного ветра – гораздо
более основательны. Одной из особенностей Марса является отсутствие глобального
магнитного поля, подобного земному. Этот невидимый «щит», окутывающий нашу
планету, играет важнейшую роль в защите от солнечного ветра – непрерывного
потока заряженных частиц, испускаемых Солнцем. Марс же, лишенный такой
защиты, оказывается лицом к лицу с солнечным ветром. Его разреженная атмосфера
подвергается постоянной бомбардировке заряженными частицами и также постоянно
теряет компоненты своей атмосферы, прежде всего, лёгкие, воду в том числе.
С художественной, исторической и, наконец, планетологической точек зрения
поиски воды достаточно интересны. Иное дело их практический смысл. Принципиально
ответ на вопрос «Есть ли вода на Марсе?» дали палеомагнитные поля горных
марсианских пород. Магнитосфера марсианских горных пород свидетельствует,
что магнитное динамо в мантии Марса исчезло не позднее 3,7 миллиарда лет
назад. Понятно, что эти миллиарды лет не прошли даром для его коры и атмосферы.
Начавший в ноябре 2018 году работу на поверхности Марса робот InSight прежде
всего предназначен для данных о мантии, ядре и сейсмической активности,
что очень интересно планетологам. Ещё более пристального внимания заслуживает
индуцированная магнитосфера Марса, возникающая в результате взаимодействия
марсианской ионосферы с солнечным ветром. О ней сообщалось ещё в 1972 году
по результатам экспедиций «Марс-2» и «Марс-3», а также последней советской
марсианской миссии «Фобос-2». Индуцированные магнитосферы образуются вокруг
проводящих ненамагниченных планетарных объектов в ионосферах Марса, Венеры,
Титана, Плутона и комет в ходе электродинамических взаимодействий намагниченной
плазмы с частицами солнечного ветра. Токи, возникающие при этом, приводят
к взаимодействию ионосферы и плазмы, помогая понять роль солнечного ветра
в нагревании, выдувании и эволюции планетарных атмосфер. Однако, такие
исследования следует считать фундаментальными и не требовать от них немедленной
отдачи.
Иное дело восстановление защиты Марса от воздействия солнечного ветра с
целью «терраформирования». В 2017 году специалист NASA Джим Грин предложил
для реставрации марсианской атмосферы и предохранения её от воздействия
солнечного ветра расположить на марсианской орбите в одной из точек Лагранжа
системы Солнце – Марс магнитный щит. Конструкция этого щита и его эксплуатация
далеко не очевидны и, вероятно, будут весьма дорогостоящи. Возникает вопрос
целесообразности такого «терраформирования» и ряд практических тезисов,
учитывающих невозможность колонизации Марса из-за его малой гравитации:
1.
Для освоения Марса роботизированными комплексами атмосфера не нужна, а,
может быть, и вредна.
2. Поскольку люди на Марсе смогут работать только вахтовым методом, то
атмосфера тем более не обязательна.
3. В связи с невозможностью создания на Марсе земной силы тяжести целесообразно
строить спутники Марса с центробежной силой тяжести в точках Лагранжа системы
Солнце – Марс. Такое решение превращает Марс в космическую шахту по всей
таблице Менделеева, обеспечивая земные условия существования колонистов
и облегчённые условия транспортировки (на Марсе V2
= 5.03 км/с). В перспективе это вполне осуществимо, хотя отработка каждой
рутинной
операции потребует длительных временны'х затрат.
4. Необходимо исключить из процессов планирования критерии престижного
характера. Блестящий пример престижного выброса денег на ветер – полёты
НАСА на Луну. Независимо от того, была ли высадка на Луну, ничего практически
полезного эти полёты не принесли: ведь в итоге даже уголкового отражателя,
как это сделал советский луноход, на Луну не доставлено. Научная польза
этих расходов тождественна нулю! С Марсом история скорее всего повторится!
Если же вопросы престижа отложить в сторону, то сейчас разумно до полёта
на Марс заняться отработкой комплекса технологий на лунных базах-полигонах.
Это могут быть космические мастерские в точках Лагранжа на базе Луны: источники
энергии – гелиозеркала, сырьё – мусор земного происхождения. Объекты типа
МКС, даже существенно повреждённые космосом, обладают энергией их выведения,
поэтому топить их в океане расточительно. Русский ядерный буксир может
не торопясь отводить их в точку Лагранжа системы Земля – Луна, расположенную
«за Луной». Эти полигоны, заботливо предоставленные нам природой, при правильном
их использовании сэкономят массу времени и затрат. Причём возможна и отдача
(напр., добыча гелия).
Другой тип лунных полигонов – бинарные лунные станции, использующие гантельный**
эффект. Тот самый, который обращает Луну к Земле, а Меркурий к Солнцу одной
стороной. Такой полигон позволит создать на лунной орбите марсианскую силу
тяжести для проведения биологических экспериментов. Вот тогда, с уже отработанными
технологиями, можно идти на Марс (или ещё куда-нибудь подальше).
* Джованни
Скиапарелли (1835 – 1910), итальянский астроном, в 1877 году обнаружил
прямые линии на поверхности Марса и назвал их каналами. После него каналы
обнаруживали многие другие астрономы. Получила широкое распространение
точка зрения об искусственном происхождении каналов и существовании на
Марсе не просто жизни, а высокоразвитой цивилизации.
** Гантельная орбитальная система –
это система двух связанных масс. Верхняя часть системы (верхняя станция)
размещена на орбите вокруг небесного тела (например Луны). Подвешенная
часть (нижняя станция) находится на определённой высоте над поверхностью
небесного тела. Соединённые тела будут вращаться вокруг тела с одинаковой
угловой скоростью. Нижняя станция будет притягиваться гравитацией к Земле,
а верхняя станция будет отталкиваться наружу центробежной силой. Эти силы
нужно сбалансировать, чтобы станции, соединённые тросом, оставались стабильными.
В результате обе станции будут испытывать постоянное ускорение.
Ускорение нижней станции будет направлено к планете, верхней станции от
неё. Существует множество конфигураций, реализующих эту система. Величину
ускорения определят расстояния от поверхности небесного тела. На высоте
430 км над Землей (~высота МКС) при 10 оборотах в сутки можно достичь 4,81
м/с2 (около 0,5G) для Нижней станции. Чтобы
обеспечить 1G Верхняя станция должна находиться примерно на высоте 13 700
км над поверхностью Земли. Оптимум для упомянутого в основном тексте полигона,
видимо, составит 12,5 оборота в сутки с Нижней станцией на высоте 522 км
над Землей и Верхней станцией на высоте 2700 км. Обе станции будут иметь
одинаковую массу и испытывать около 0,27G. Это немного меньше, чем на Марсе,
но примерно в два раза больше, чем на Луне. Для троса длиной 2178 км не
нужно ждать каких-то суперматериалов, напр., углеродных нанотрубок. Уже
существует Zylon, второй лучший материал, который фактически доступен в
настоящее время. Это синтетический полимерный материал, изобретенный и
разработанный в 1980-х годах. Его прочность на растяжение составляет 5,8
ГПа, что в 1,6 раза превышает прочность Kevlar. Как и Kevlar, Zylon используется
в ряде приложений, требующих очень высокой прочности с отличной термостойкостью,
например, парашютах космического корабля Crew Dragon от SpaceX.
В
оглавление