Экспедиция на марс 2020 в один конец

Радиационное убежище, шлем из полиэтилена и другие методы защиты

Проблема защиты человека в дальнем космосе от влияния радиации на сегодняшний день прорабатывается плохо, считает Вячеслав Шуршаков. Он подчеркнул, что если Россия планирует космические полеты дальше околоземной орбиты, то надо заниматься исследованиями и разработками в этой области.


Есть несколько вариантов радиационной защиты в дальнем космосе. Во-первых, можно обустроить радиационные убежища, то есть защищать не весь корабль, а отдельный отсек. Лучше всего для этого подходят вода и пластики. «Тут секрет такой: хорошо защищают вещества из атомов легких химических элементов. Они хорошо замедляют нейтроны», — объяснил ученый.

У американцев, к примеру, спальные места на МКС расположены в модуле, со всех сторон обложенном полиэтиленовыми плитами толщиной примерно 5 см. А алюминий, из которого сделан корпус космического корабля, плохо защищает от радиации. Из-за космических частиц начинается реакция и излучаются нейтроны, которые поражают человека.

Сколько километров до Марса?

Марс — это четвертая планета от солнца и вторая относительно земной орбиты. Так как Солнце удерживает все планеты на различных орбитах, то расстояние до Марса от Земли постоянно меняется. Когда впервые был сделан снимок с помощью телескопа Хаббл, это расстояние составляло 55 млн.км. На таком расстоянии планеты бывают один раз в течение года, именно в это время  туда посылаются разведывательные станции. Учеными было высчитано, что если Марс будет находиться в определенной точке орбиты, называемой Перигелия, а Земля в точке Афелия, расстояние между ними составит 54,6 млн. км. Однако такого расположения планет человечество пока не наблюдало.

Трудности полета на Марс

И все-таки доступные длительности полета на Марс еще весьма долгие, а могли ли бы быть быстрее? Давайте посчитаем: расстояние между нашими планетами составляет примерно 55 миллионов километров, в то время как новейшие космические корабли способны передвигаться с максимальной скоростью 20 тис. километров в час, выходит, что полет от Земли к Марсу займет как минимум 115 дней. Но это в идеале, а вот практика, к сожалению, отличается от идеальных условий, и согласно ней подобный полет протекает в два раза дольше. Почему же так?

  • Во первых, что Земля, что Марс не стоят на месте, а постоянно двигаются по орбите, и нельзя просто так запустить ракету из точки А в точку В. Потому как если запустить корабль туда где Марс находится сейчас, пока он долетит планета уйдет дальше по орбите, и поэтому целится нужно на опережение, туда где Марс только появится, для этого опять таки нужно очень хорошенько рассчитать траекторию полета, ибо ошибка может быть весьма дорогостоящей.
  • Еще одна трудность при полетах на марсах является топливо, точнее его ограниченность. Если предположить, что на нашем космическом корабле топливо не ограничено, то можно просто лететь к Марсу напрямую, ускоряясь до середины пути, а потом развернуть все сопла и замедлится. Но для этого потребуется невероятное количество топлива и как следствие невероятно гигантский корабль, чтобы все это топливо нести на себе.

Полеты на Марс

Science Photo Library

По мнению космического агентства НАСА люди смогут высадиться на Марс в ближайшие два десятилетия.

Беспилотным космическим кораблям, отправленным на Марс, потребовалось от 128 до 333 дней, чтобы добраться до Красной планеты.

В 1964 году первый успешный космический аппарат Маринер-4 успешно добрался до Красной планеты за 228 дней. НАСА отправила его 28 ноября 1964 году, и он прибыл 14 июля в 1965 году.

Вот список других успешных миссий на Марс и время их полета:

  • Маринер-6 (1969) — 155 дней (облет Марса)

  • Маринер-7 (1969) — 128 дней (облет Марса)

  • Маринер-9 (1971) — 168 дней (первый космический аппарат на орбите Марса)

  • Викинг-1 (1975) — 304 дней (первая работающая автоматическая марсианская станция)

  • Викинг-2 (1975) — 333 дня (искусственный спутник и автоматическая марсианская станция) 

  • Mars Global Surveyor (1996) — 308 дней

  • Mars Pathfinder (1996) – 212 дней

  • Марс Одиссей (2001) – 200 дней

  • Марс-экспресс (2003) – 201 дней

  • Марсианский разведывательный спутник (2005) – 210 дней

  • Феникс (2008) – 295 дней

  • Марсианская научная лаборатория (2011) – 254 дня

  • Кьюриосити (2012) – 253 дня

Были осуществлены и другие миссии на Марс, но некоторые из них не смогли добраться до Красной планеты, другие до сих пор там находятся и собирают информацию.

Допустимые траектории полета

В Солнечной системе много гравитационных точек, с которыми нельзя сталкиваться. Поэтому разработаны безопасные траектории полетов к Красной планете:

  • эллиптическая (гомановская);
  • параболическая;
  • гиперболическая.

Гомановская траектория разработана Вальтером Гоманом, инженером из Германии. Корабль запускается против движения Земли. Применение этого метода характеризуется расходом большого количества топлива на торможение. Баллистический захват — метод запуска космических аппаратов навстречу Марсу по его орбите. Торможение происходит за счет сопротивления атмосферы.

Параболическая траектория является сложным, но коротким маршрутом. Преодолевается он за 80 дней при движении корабля на 3-й космической скорости (16,7 км/ч). Топлива на маневр требуется больше, экономию приносит сокращенный срок полета: уменьшаются расходы на питание и на работу систем жизнеобеспечения.

Гиперболическая траектория полета — самый короткий маршрут для космической экспедиции. При таком перелете уменьшается время воздействия космической радиации на космонавтов. Пока такие путешествия невозможны, т.к. космические корабли, передвигающиеся с гиперболической скоростью, находятся в разработке.

SpaceX

В сентябре 2016 года руководитель компании SpaceX Илон Маск, которого многие отождествляют с самим Тони Старком, презентовал программу ускоренного освоении Марса. Первую высадку человек уже сможет осуществить в 2024 году, а в течение последующих 30 лет марсианская колония должна возрасти до 1 миллиона человек. Илон делает акцент на том, что землянам пора срываться с места и становиться межпланетной цивилизацией.

Подробнее о космическом корабле, который доставит людей на Марс можно узнать из видео, представленного SpaceX:

Реализация проекта космического корабля «Межпланетная транспортная система» позволит снизить стоимость перелёта одного человека до 200 тыс. долларов. При нынешних технологиях эта цифра составляет 10 миллиардов долларов. Значительно сэкономить можно будет и на возможности многоразового использования компонентов системы, и на специально подобранном топливе, производство которого планируется осуществлять прямо на орбите Марса.

На сегодняшний день ведущие космические агентства признают программу SpaceX самой перспективной в плане освоения Марса. Во многом всё благодаря их ракете-челноку Falcon 9, которая сегодня доставляет грузы на МКС. Её особенностью является возможность приземления первой ступени для повторного использования. Подобная технология прекрасно подходит для марсианских миссий.

Посадочный модуль SpaceX

Многие называют Илона Маска мечтателем, ведь конечным итогом своей затеи он видит переселение (или даже эвакуацию) землян на Марс, когда другие видят эту планету или как объект научных исследований, или как возможность заработать на космическом туризме.

Тем не менее, проект Маска имеет большую поддержку общественности и знаменитых людей. Так недавно Леонардо Ди Каприо упомянул о том, то записался в претенденты полёта на Марс. Было это после того, как SpaceX опубликовало свой план колонизации.

Условия жизни на Марсе

9. В случае болезни, вы будете находиться на расстоянии 362 миллионов км от Земли

Хотя у космонавтов будут необходимые средства для оказания помощи при распространённых травмах и болезнях, определённые заболевания будет достаточно трудно или практически невозможно лечить.

10. Вы всегда можете заразиться чем-то неизвестным на Марсе

Перед каждой миссией на Марс ученые предпринимают все усилия для дезинфекции марсоходов, чтобы бактерии с Земли не попали на Марс.

Однако в случае заражения космонавтов на Марсе, земляне вряд ли примут (если б это было возможно) их обратно, так как это может привести к распространению неизведанной внеземной эпидемии.

11. Вы больше не попробуете свои любимые блюда

Организаторы планируют, что колонизаторы будут выращивать на Марсе овощи. Так как количество еды, привезенной с Земли, будет ограничено, они в основном будут питаться тем, что вырастят, как например, шпинатом, салатом латук и соевыми бобами.

А что с Луной?

Если путь к Марсу для человека пока закрыт, то как обстоит дело с Луной? По словам Вячеслава Шуршакова, во время миссий к естественному спутнику Земли дозы радиации приемлемы. Согласно опубликованным данным по лунным экипажам США, десятидневная миссия эквивалентна полету на орбите Земли в течение 20 суток: общая доза составит примерно 12 мЗв.

По пути к Луне космический корабль должен будет пройти через радиационные пояса Земли. Чтобы избежать сильного облучения, нужно правильно построить траекторию полета — через самые тонкие области поясов. Маршрут «Аполлонов» был проложен именно так.

Зачем землянам Марс


Когда возникает вопрос, где еще, помимо нашей Земли, мог бы жить человек, название четвертой планеты от Солнца приходит на ум первым. И неспроста: Марс — идеальный кандидат с точки зрения доступности, подходящих условий для жизни и, в том числе, политического потенциала.

Освоение близкой Луны кажется более логичным вариантом, но ученых и колонистов-энтузиастов спутник Земли интересует намного в меньшей степени.

Луна — весьма проблематичный сосед с точки зрения постоянной колонизации. Лишенная атмосферы, она не способна в полной мере защитить колонистов от радиационных и метеоритных угроз, а коммерческий потенциал освоения Луны давно является предметом споров.

Когда запланирован первый полет людей на Марс

Космические корабли на соседнюю планету планируют запустить Роскосмос, НАСА (США) и ЕКА (Европа).

Несмотря на успешное проведение международного 500-суточного эксперимента с искусственной изоляцией «Марс-500», главы космических агентств не называют определенной даты полета.

Подготовкой к полету занимаются не только космические агентства разных стран, но и частные компании.

Mars One планирует высадить первых людей на планету в 2027 году. Space X, предположительно, доставит человека на Марс в 2024 году. Исследовательский центр им. Эймса разрабатывает проект отправки в 2030 году людей на Марс без возвращения на Землю.

Другие страны пока не разрабатывают план полета на эту планету, что связано с недостаточным развитием космической отрасли.

Некоторые страны вообще отказались от полетов. Совет по религии ОАЭ категорично высказался о полетах на Красную планету как о форме самоубийства и запретил своим гражданам лететь до Марса.

Планы России

Как и другие жители Земли, русские на Марсе никогда не были. Но российские ученые активно занимаются подготовкой к полету.

По плану ракета, названная «Содружество», эффективна по энергозатратам и грузоподъемности.

Она будет работать на ядерном топливе и солнечных батареях и сможет перевозить до 65 тонн груза на борту.

В настоящее время Росатом совместно с Роскосмосом занимаются разработкой ядерного электродвигателя.

Как только он будет сконструирован, а это планируется в 2023 году, первые российские космонавты смогут отправиться на Марс.

Ракета Содружество (иллюстрация из открытых источников)

Планы Америки

Первые планы по полету на Марс предлагались еще при Джордже Буше, но из-за больших финансовых затрат они были не были реализованы.

В 2015 году НАСА разработала новый план полета на Марс.

План состоит из нескольких этапов:


1. Добыча полезных ресурсов на Луне, а именно топлива, кислорода, воды и строительных материалов. Эти запасы с помощью ионных тягачей будут доставлены на марсианскую орбиту.

2. Колонизация Марса с использованием ее ресурсов. По другому варианту плана мини-база будет создана не на самой планете, а на одном из ее спутников – Фобосе или Деймосе. Астронавты проведут на ней год, а затем вернутся на Землю.

В конце 2015 года НАСА начала работу по поиску места высадки астронавтов на Красной планете.

Планы Европейского космического агентства

Европейское космическое агентство составило программу под названием «Аврора», включающую пилотируемые космические миссии на Марс и Луну.

Инициативы частных организаций

Перспективный полет к Марсу является целью нескольких частных организаций.

1. Проект Mars One под руководством Баса Лансдорпа направлен на осуществление полета на Красную планету и основание на ней колонии.

Также предполагается телевизионная трансляция жизни первых поселенцев. Mars One поддерживается Герардом Хоофтом, лауреатом Нобелевской премии в области физики.

Проект Mars One (иллюстрация из открытых источников)

2. SpaceX во главе с Илоном Маском. Первоначально Илон Маск, руководитель SpaceX, в рамках проекта Mars Oasis планировал построить на Красной планете небольшую теплицу для выращивания растений. Но ввиду отсутствия более совершенных энергетически выгодных ракет Mars Oasis был заброшен.

Маском была создана аэрокосмическая компания SpaceX, которая сможет доставить человека на планету. По мере подготовки миссии туда доставят конструкционные элементы будущей базы, а в 2024 году высадятся первые марсиане.

SpaceX — полет на Марс (иллюстрация из открытых источников)

3. Исследовательский институт Эймса разрабатывает проект полета первых людей на Марс в один конец для создания колонии в 2030 году.

По предположениям ученых запланированный полет будет менее затратным по ресурсам, чем полет туда и обратно.

В таком случае космический корабль может перевезти больше груза и людей.

Первые марсиане с помощью небольшого ядерного реактора и высокотехнологичных приборов будут производить кислород, пищу и воду.

Раз в два года, когда планета будет находиться в нужной точке орбиты, американское НАСА будет отправлять корабли с новыми астронавтами.

Сколько по времени лететь человеку на Марс?

Над этой задачей сегодня работают многие специалисты в различных странах. Для ее решения потребуется совершенно новый вид топлива. И к тому же надо что-то делать с  восприимчивостью человека к различным видам космической радиации. Она скапливается практически во всех частях его тела и не выводится потом до конца жизни. Если организм космонавта не будет защищен от радиации, то он не сможет продержаться в космосе и двух часов.

Поэтому так важно решить проблему того, сколько лететь на ракете. С уменьшением времени будет сведен к минимуму  риск получить космическое облучение, а также потребуется меньшее количество запасов, необходимых космонавтам для жизни

 Для того, чтобы вернуться с Марса домой космонавтам придется ждать следующего противостояния. А это занимает довольно много времени. По последним подсчетам оно может доходить до 16 месяцев. При этом надо учесть, что после противостояния Земля стремительно убежит вперед, так как у нее более высокая орбитальная скорость. Поэтому спустя три месяца планеты настолько сильно отдаляться друг от друга, что вернуться на землю космонавты не смогут.

 Ученые посчитали, для того, чтобы сделать возможным полеты с Земли на Марс космические корабли должны развивать скорость 18 км/с.  А для удешевления миссии осуществлять отправку  межпланетных кораблей с Луны

Поэтому для  удачного времени полета важно вычислить время оптимального расстояния от Луны до Марса


А пока при современном уровне развития космической науки такая экспедиция на Марс может занять около двух лет. И поэтому полеты на эту загадочную планету остаются делом будущего. Нам остается верить и ждать, когда в распоряжении у человека появятся новые технологии, которые позволят построить суперскоростные марсианские корабли, использующие суперэкономное горючее.

Эпоха марсоходов

Лишь спустя десятилетие человек решил вернуться на Марс. И начал, как это уже стало привычным для Марса, с неудач.

В 1988 году Советский Союз послал к марсианскому спутнику Фобос два одноименных аппарата. Связь с первым была потеряна еще на пути к спутнику, а второму все же удалось сделать снимки Фобоса. Правда одна из основных задач миссии — совершить на нем посадку — была не выполнена.

Удача не сопутствовала и НАСА, которые в начале 90-х также решили вернуться к марсианской теме. К планете был запущен аппарат «Марс Обсервер» («Наблюдатель за Марсом»), который, исходя из своего названия, должен был детально изучать Марс с орбиты в течение нескольких лет. Однако на орбиту он так и не вышел.

Неудачный старт подтолкнул НАСА к тому, чтобы пересмотреть подход к освоению Марса. Была принята новая программа по изучению планеты (MEP — Mars Exploration Program), а детали полета «Обсервера» легли в основу одной из самых успешных миссий в истории освоения Красной планеты.

«Маринеры» против «Марсов»

В начале 1960-х космическая гонка между США и СССР была в самом разгаре. Советский Союз вырвался вперед: принципиальные с точки зрения престижа лавры первого спутника и первого человека в космосе принадлежали Москве.

Сопоставимым по своей амбициозности мог стать только пилотируемый запуск к Луне, однако разработка лунных программ могла затянуться на долгий срок (так и оказалось: американские астронавты ступили на поверхность спутника Земли лишь в 1969 году).

Соединенным Штатам небольшая, но весомая космическая победа необходима была куда раньше, однако Советский Союз и не думал отдавать первенство в космической гонке.

По этой причине обе страны с начала 1960-х ринулись покорять Красную планету. Однако с самого начала стало ясно: путешествия к Марсу не станут легким космическим круизом.

Гибернация и киборгизация как защита от радиации

Ученые обдумывают и другие, футуристические способы защиты: гибернацию (искусственный сон) и киборгизацию. Во сне биологические процессы замедляются — сейчас пытаются понять, как космическое излучение влияет на человека в состоянии гибернации. При подготовке к космическим полетам или экспедициям в Антарктику раньше удаляли проблемные зубы, аппендикс.

«Тут возникает мысль, что человека можно «доработать» для полета в космос, например, заменить ему хрусталик глаза на искусственный. Американские специалисты заметили, что чем дольше летал астронавт, тем больше у него возникает очагов катаракт», — пояснил Вячеслав Шуршаков.

Также необходимо учитывать индивидуальную радиочувствительность космонавтов. Перед полетом можно облучать кровь предполагаемых членов экипажа в пробирке, смотреть на реакцию и отбирать в команду с учетом индивидуальной сопротивляемости.

Зачем вообще нам лететь на Марс?

Текущие исследования Красной планеты проводятся посредством орбитальных телескопов, межпланетных станций, космических аппаратов и марсоходов. Всё это позволило сделать немало интересных открытий, таких как марсианские каналы и наличие воды на Красной планете, но появилось и немало теорий, для подтверждения которых целесообразно оправить туда человека.

Земные исследователи должны будут отыскать на Марсе признаки наличия микробов в прошлом, а возможно даже их сегодняшний день. А это подтвердит наличие жизни на ещё одной планете солнечной системы.

Изучение космоса неизбежно, так почему бы не начать прямо сейчас?

Одной из приоритетных задач изучения Марса является проверка его на пригодность для будущего переселения туда человека. Ведь даже Стивен Хокинг был уверен, то рано или поздно мы не сможем жить на нашей Земле из-за мировой войны или глобального катаклизма.

Как ни парадоксально, на Марсе мы сможем узнать много нового не только о Земле, но и далёких уголках космоса.

Радиация повсюду

Чтобы получить дозу радиации, необязательно работать на атомной электростанции или летать в космос, — на Земле есть естественная радиация. Работая, отдыхая, просто сидя дома, все люди получают дозу около одного миллизиверта (мЗв) в год. А если неудачно выбрать место для отпуска, то этот показатель может вырасти в разы. Например, в Бразилии есть пляжи с радиоактивным песком, где уровень радиации в десять раз выше среднего наземного фона.

Конечно, есть профессии, напрямую связанные с радиацией, и дозы на такой работе несравнимо больше. Работник атомной станции получает до 20 мЗв в год. Космонавт за год на Международной космической станции (МКС) набирает около 220 единиц. За всю карьеру космонавт, согласно нормативам, может получить 1 тыс. мЗв. Таким образом, человек может провести на низкой околоземной орбите максимум четыре с небольшим года.

Сколько лететь до Марса?

1. Это будет очень долгий и невеселый полет

Компания Mars One заявила, что полет займет от 7-ми до 8-ми месяцев (минимум 210 дней), в зависимости от взаимного расположения Земли и Марса.

Космонавты проведут все это время в очень тесном пространстве (около 20 кв. метров на каждого), лишенные многих удобств. Они не смогут помыться, будут питаться консервами и слышать постоянный шум от вентиляторов, компьютеров и систем поддержания жизни. В случае солнечной бури им придется укрыться в еще более узком пространстве для защиты.

2. Это станет испытанием для психики

Когда Россией был проведен проект Марс-500, где шесть добровольцев находились в замкнутом пространстве в течение 520 дней, выяснилось, что у четырёх из них во время миссии появились проблемы со сном или развилась депрессия.

У одного члена экипажа появилось хроническое недосыпание, из-за чего пострадала его концентрация и внимание.


С этим читают