Про космос
Поговоримо про те, чому пілотовані польоти до Марса, ймовірно, не стануть буденністю протягом найближчих десятиліть.
Наукова фантастика — всі ці бластери та «піу-піу» у відкритому космосі на крихітних одномісних винищувачах — привчила людство серйозно переоцінювати доброзичливість Всесвіту до теплих білкових організмів. Особливо це проявляється, коли фантасти описують подорожі до інших планет. На жаль, освоєння «справжнього космосу» замість звичних нам кількох сотень «каме» під захистом магнітного поля Землі буде важким підприємством, ніж уявлялося обивателю лише десятиліття тому.
Отже, ось моя головна теза. Психологічний клімат та конфлікти всередині екіпажу далеко не головні проблеми, з якими зіткнеться людина при організації пілотованих польотів на Марс.
Що таке космічна радіація і чому ми не гинемо від неї на землі
Іонізуюче випромінювання в космосі (за межами кількох сотень кілометрів навколоземельного простору, які людина справді освоїв) складається із двох частин.
Випромінювання Сонця. Це, перш за все, «сонячний вітер» — потік частинок, який постійно «дме» на всі боки від світила і який надзвичайно добрий для майбутніх космічних вітрильників, тому що дозволить їм як слід розігнатися для подорожей за межі Сонячної системи. Ось тільки для живих істот основна частина цього вітру не є особливо корисною. Чудово, що нас від жорсткої радіації захищають товстий шар атмосфери, іоносфера (та де озонові дірки), а також потужне магнітне поле Землі.
Крім вітру, який розлітається більш-менш рівномірно, наше світило ще періодично пострілює так званими сонячнимиспалахами. Останні є викиди коронарного речовини Сонця. Вони настільки серйозні, що час від часу призводять до проблем у людей і техніки навіть на Землі, де самі веселощі, повторюся, непогано екрануються.
Отже, у нас є атмосфера та магнітне поле планети. У вже досить близькому космосі, на відстані десятка-другого тисяч кілометрів від Землі, сонячний спалах (навіть слабкий, лише пара Хіросім), потрапивши в корабель, гарантовано виведе його живу начинку з ладу без жодних шансів на виживання. На заваді цьому сьогодні — за поточного рівня розвитку технологій та матеріалів — нам абсолютно нема чим. З цієї і тільки з цієї причини багатомісячну подорож до Марса людству доведеться відкласти до того часу, коли ми не вирішимо цю проблему хоча б частково. Також його доведеться планувати в періоди спокійнішого сонця і багато молитися всім технічним богам.
Космічні промені. Ці всюдисущі злодійські штуки несуть величезну кількість енергії (більше, ніж здатний закачати в частинку ВАК). Вони приходять із інших частин нашої галактики. Потрапляючи в щит земної атмосфери, такий промінь взаємодіє з її атомами і розбивається на десятки менш енергійних частинок, які породжують каскадно потоки ще менш енергійних (але теж небезпечних) і в результаті все це пишнота проливається радіаційним дощем на поверхню планети. Приблизно 15% від фонового випромінювання Землі посідає гостей із космосу. Чим вище ти живеш над рівнем моря, тим вище доза, що ловиться протягом життя. І відбувається це цілодобово.
Як шкільна вправа спробуйте уявити, що станеться з космічним кораблем і його «живою начинкою» у разі прямого потрапляння в них такого променя десь у відкритому космосі. Летіти до Марса, нагадаю, належитьКілька місяців, кораблик для цього має будувати здоровенний і ймовірність описаного вище «контакту» (а то й не одного) досить велика. Просто знехтувати нею при тривалих польотах з живим екіпажем, на жаль, ніяк не вийде.
З поправкою на "у відкритому космосі".
Крім тієї радіації, що долітає до Землі від Сонця, є ще сонячна радіація, яку магнітосфера планети відштовхує, не пропускає всередину і найголовніше - накопичує *. Знайомтеся, читачі. Це радіаційний пояс Землі (РПЗ). Він також пояс Ван Аллена, як його називають за кордоном. Подолати його космонавтам належить, як то кажуть, «на повних парах», щоб не отримати летальну дозу радіації всього за кілька годин. Повторний контакт із цим поясом — якщо ми попри здоровий глузд вирішимо повернути астронавтів з Марса на Землю — запросто може їх добити.
*Значна частка частинок пояса Ван Аллена набуває небезпечної швидкості вже в самому поясі. Тобто він не лише захищає нас від радіації ззовні, а ще й посилює цю накопичену радіацію.
Досі йшлося про відкритий космос. Але не треба забувати про те, що Марс (на відміну від Землі) майже не має магнітного поля**, а атмосфера розріджена і дохленька, так що піддаватися впливу цих негативних факторів люди будуть не тільки в польоті.
**Добре, трошки є — в районі південного полюса.
Звідси висновок. Жити майбутнім колоністам найімовірніше не на поверхні планети (як нам показували в епічному кіно «Місія на Марс»), а глибоко під нею.
Насамперед, мабуть, не плекати ілюзій на швидке (протягом десятка-другого-третього років) вирішення всіх цих проблем. Щоб уникнути загибелі екіпажу від променевої хвороби, нам доведеться або взагалі його туди не посилати та освоювати космос за допомогоюрозумних машин (до речі, не найдурніше рішення), або дуже здорово піднапружитися, бо, якщо я правий, то відправка людей на Марс із створенням там постійної колонії — завдання для однієї країни (хоч США, хоч Укаїни, хоч Китаю) в найближчі півстоліття, а то й довше зовсім непідйомна. Один корабель для такої місії обійдеться у суму, еквівалентну споруді та повному обслуговуванню пари-трійки МКС (див. нижче).
Як теоретично могла б виглядати місія на Марс, май ми для цього всі ресурси та технології старенької Землі? Порівняйте описане нижче з тим, що ви бачили у культовому фільмі «Марсіанін».
Саме час перейти до того, що я визначаю як «реалістична версія пілотованої подорожі на Марс». На перший погляд вона більше нагадує шалене чаювання у Шляпника.
Місія на Марсі. Умовно реалістична версія
По-перше, людству доведеться сильно напружитися і побудувати гігантських розмірів космічний корабель з потужним антирадіаційним захистом, який зможе частково компенсувати пекельне променеве навантаження на екіпаж за межами магнітного поля Землі і забезпечити доставку більш-менш живих колоністів на Марс в один кінець.
Як може мати такий корабель?
Це здоровенна махіна в десятки (а краще сотні) метрів у поперечнику, забезпечена власним магнітним полем (надпровідні електромагніти) та джерелами енергії для його підтримки (атомні реактори). Величезні розміри конструкції дозволяють набити її зсередини поглинаючими радіацію матеріалами (наприклад, це може бути спінений освинцований пластик або герметичні контейнери з простою або «важкою» водою), які десятиліттями (!) належить возити на орбіту і монтувати навколо порівняно крихітної капсули життя мипомістимо астронавтів.
Крім розмірів і дорожнечі, марсіанський корабель повинен бути страшенно надійним і, головне, повністю автономним у плані управління. Щоб доставити екіпаж живим найбезпечніше занурити його в штучну кому і трохи охолодити (всього на пару-трійку градусів), щоб уповільнити метаболічні процеси. У такому стані люди а) будуть менш чутливі до радіації, б) займають менше місця та їх дешевше екранувати від тієї ж радіації.
Очевидно, крім корабля, потрібен штучний інтелект, здатний впевнено доставити корабель на орбіту Марса, вивантажити колоністів на його поверхню, не пошкодивши в процесі ні себе, ні вантаж, а потім без участі людей повернути астронавтів у свідомість (вже на Марсі). Поки таких технологій у нас немає, але є певна надія, що подібний ІІ, а головне політичні та економічні ресурси для будівництва описаного корабля, з'являться у нас, припустимо, ближче до середини сторіччя.
Хорошою новиною є те, що марсіанська «паром» для колоністів цілком може бути багаторазовою. Йому належить як човнику курсувати між Землею і кінцевим пунктом, доставляючи в колонію партії «живого вантажу» на заміну людей, які вибули «від природних причин». Для доставки «неживого» вантажу (їди, води, повітря та техніки) протипроменевий захист особливо не потрібний, так що марсіанською вантажівкою суперкорабель робити не обов'язково. Він потрібний виключно для доставки колоністів і, можливо, насіння рослин / молоді сільськогосподарських тварин.
По-друге, потрібно заздалегідь закинути на Марс техніку та запаси води-їди-кисню на екіпаж з 6-12 осіб на 12-15 років (з урахуванням усіх форс-мажорів). Це саме собою нетривіальне завдання, але припустимо, що у ресурсах її вирішення ми обмежені.Припустимо, що війни та політичні пертурбації Землі затихли, а на марсіанську місію працює в єдиному пориві вся планета.
Техніка, що закидається на Марс, як ви вже повинні здогадатися, є повністю автономними роботами зі штучним інтелектом і живленням від компактних ядерних реакторів. Їм належить методично протягом десятка-півтора років відкрити спочатку глибокий тунель під поверхню червоної планети. Потім - ще за кілька років - невелику мережу тунелів, в яку належить втягнути блоки життєзабезпечення та запаси для майбутньої експедиції, а потім усе це герметично змонтувати в автономне підмарсіанське селище.
Метроподібне житло здається оптимальним рішенням з двох причин. По-перше, воно екранує космонавтів від космічного проміння вже на самому Марсі. По-друге, через залишкову «марсотермальну» активність надр під поверхнею планети на градус-другий тепліше, ніж зовні. Це стане в нагоді колоністам як для економії енергії, так і для вирощування картоплі на власних фекаліях.
Уточнимо важливий момент: будувати колонію доведеться в південній півкулі, де на планеті ще збереглося залишкове магнітне поле.
По-третє, треба поговорити про сам екіпаж і методи його підбору.
Ідеальною схемою останнього стане пошук по всій Землі… генетично ідентичних (монозиготних) близнюків, один з яких щойно перетворився на донора органів (наприклад, «вдало» потрапивши до автокатастрофи). Звучить цинічно, але нехай це не завадить вам дочитати текст до кінця.
Що нам дає близнюк-донор?
Загиблий близнюк дає можливість своєму братові (чи сестрі) стати ідеальним колоністом на Марсі. Справа в тому, що червоний кістковий мозок першого, будучи доставлений на червону планету додатковозахищеному від радіації контейнері, можна буде перелити близнюку-астронавту. Тим самим підвищуються шанси на виживання оного при променевій хворобі, гострому лейкозі та інших неприємностях, які з колоністом ймовірно трапляться за роки місії.
Схоже, що Єва в марсіанській колонії пригощала Адама не яблуком, а галоном-другим власної крові.
Отже, як виглядає процедура відсіву майбутніх колоністів?
Відбираємо кілька мільйонів близнюків. Чекаємо, поки щось відбувається з одним з них, і робимо пропозицію, що залишилася. Набирається пул із, скажімо, ста тисяч потенційних кандидатів. Тепер усередині цього пулу проводимо підсумковий відбір на психологічну сумісність та профпридатність.
Звичайно, для розширення вибірки відбирати астронавтів доведеться по всій землі, а не в одній або двох країнах.
Ще б, звичайно, дуже допомогла якась технологія виявлення особливо стійких до опромінення кандидатів. Відомо, що частина людей набагато стійкіша до радіації, ніж інша. Напевно, її можна виявити за допомогою деяких генетичних маркерів. Якщо доповнити цим методом ідею з близнюками, вони повинні істотно підвищити виживання марсіанських колоністів.
Крім цього, корисно було б навчитися переливати людям кістковий мозок у невагомості. Це не єдина штука, яку потрібно винайти спеціально під цей проект, але, на щастя, час у нас є, а МКС поки що бовтається на орбіті Землі ніби спеціально для відпрацювання подібних технологій.
PS. Я маю спеціально обмовитися, що принциповим противником космічних подорожей я не є і вірю, що рано чи пізно «космос буде наш». Питання лише в ціні цього успіху, а також у часі, який людство витратить на відпрацюваннянеобхідні технології. Мені здається, під впливом наукової фантастики та масової культури багато хто з нас досить безтурботний у сенсі розуміння труднощів, які на цьому шляху належить подолати. Щоб трохи протверезити цю частину «космооптимістів» і написаний цей текст.
У другій та третій частинах я розповім які ще варіанти у нас є у питанні освоєння космосу людьми у довгостроковій перспективі.