Еще меньше, чем о воздействии радиации, известно о том, как повлияет на наши организмы длительное нахождение вне геомагнитного поля (гипомагнитная среда). На Земле все организмы находятся в магнитном поле – мы появились и эволюционировали в нем. Наши жизненные ритмы напрямую связаны с его естественными колебаниями и наложенными на них переменными магнитными полями, обусловленными изменениями в ионосфере и магнитосфере. Величина магнитного поля в межпланетном пространстве и на Марсе будет соответственно в 10–4 и 10–3 раз меньше, чем на Земле. Уже имеются данные о неблагоприятном влиянии пониженного магнитного поля на жизнедеятельность человека: в частности, выявлены неблагоприятные функциональные сдвиги в нервной, сердечно-сосудистой и иммунной системах. Придется спроектировать, построить и испытать некую систему, которая создавала бы на межпланетном корабле магнитное поле, близкое по напряженности полю Земли, одновременно защищая экипаж от космического излучения. Однако эта задача с точки зрения технического воплощения будет посложнее искусственной «гравитации». Расчеты показывают, что для эффективной электромагнитной защиты корабля объемом 100 м3 понадобится соленоид диаметром 4 м и длиной 2 м, причем его потребляемая мощность составит 2000 мегаватт! Где взять такую бездну энергии? Похоже, все-таки придется обойтись классической защитой – толстыми стенками корабля, которые хоть и утяжелят его, но не будут требовать огромной энергии. Что касается биологической «зависимости» от магнитного поля, то этот вопрос еще требует изучения – на Земле и в космосе.
Все эти проблемы необходимо решить еще до того, как начнется подготовка к пилотируемой экспедиции на Марс. Нет уверенности, что мы все знаем о коварстве невесомости и научились компенсировать ее вредоносное воздействие. Нет надежной автономной биосферы, не определен ее элементарный состав. Нет проверенной в деле защиты от космических лучей и солнечных вспышек. Нет данных о влиянии природного магнитного поля. Вопросов очень много. И лететь на Марс, не получив твердый ответ на каждый из них, будет форменным самоубийством.
Глава 5
Марсианское будущее
Пока национальные космические агентства решают многочисленные проблемы, развивают внеземную инфраструктуру и обсуждают варианты межпланетных полетов, энтузиасты готовятся к полетам на Марс частным порядком. И если раньше такие инициативы никогда не выходили за пределы личных фантазий, то сегодня, по мнению экспертов, за такими инициативами стоит будущее. Частная космонавтика, словно в романах начала ХХ века, с каждым днем набирает авторитет и расширяет свои возможности. Вполне возможно, что именно она будет определять стратегию межпланетной экспансии в ближайшие десятилетия.
Программа «Марс Директ»
Помимо программы освоения Марса, предложенной НАСА, в США широко обсуждаются проекты, разрабатываемые инженером-конструктором Робертом Зубриным, президентом международного «Марсианского общества» («Mars Society»).
Один из первых альтернативных проектов пилотируемой экспедиции на Марс под названием «Афина» («Athena») Роберт Зубрин разработал в 1996 году. Он предусматривал выведение на ареоцентрическую орбиту долговременной станции на двух человек. Наличие астронавтов-исследователей вблизи Марса позволило бы устранить проблему запаздывания сигнала, с которой сталкиваются операторы, управляющие марсианскими аппаратами с Земли.
Согласно проекту, пилотируемая экспедиция к Марсу должна была выглядеть так. Обитаемая станция «Афина» и разгонный блок собираются на низкой околоземной орбите из нескольких модулей, выводимых туда двумя челноками «Спейс Шаттл» и четырьмя ракетами «Протон». Марсоходы и комплект атмосферных зондов к Марсу доставляются отдельно – ракетой-носителем «Дельта» или российской «Молнией».
Зубрин рассчитал три варианта экспедиции на Марс в зависимости от срока старта. Если бы старт к Марсу был осуществлен 16 апреля 2001 года, то станция вышла бы на ареоцентрическую орбиту к 16 ноября 2001-го, а возвращение экипажа на Землю следовало бы ожидать 16 октября 2003 года. Для старта 20 июля 2003 года прибытие планировалось на 15 июля 2004 года, возвращение – на 15 мая 2006 года. Для старта 29 августа 2005 года прибытие планировалось на 1 октября 2006 года, возвращение – на 5 мая 2008 года. И так далее.
Габариты орбитальной станции «Афина»: длина – 15 м, максимальный диаметр – 5 м, полная масса – 25,9 т. Для создания искусственной гравитации станция должна была вращаться вдоль продольной оси. Электропитание осуществлялось с помощью солнечных батарей. Расчетный срок эксплуатации – два с половиной года. Общий бюджет программы – 2,148 млрд долларов.
Проект Роберта Зубрина выгодно отличался от аналогичной программы НАСА низкой стоимостью и возможностью использования существующих технологий. Но, конечно, он не получил одобрения, поскольку шел вразрез с планами, утвержденными президентом и Конгрессом.
Впрочем, Зубрин не остановился на достигнутом. С 1991 года по сегодняшний день он при поддержке членов «Марсианского общества» разрабатывает масштабную программу «Марс Директ» («Mars Direct»), включающую не только организацию пилотируемой экспедиции к Марсу, но и создание на его поверхности постоянно действующей базы, а в дальней перспективе – и терраформирование красной планеты.
Основным исполнителем программы Роберт Зубрин определил агентство НАСА. Созданием элементов космической системы должна заняться аэрокосмическая фирма «Локхид-Мартин». Что касается собственно проекта пилотируемой экспедиции с высадкой экипажа на марсианскую поверхность, то он в общих чертах напоминает проект НАСА, но проще и дешевле его.
Для реализации проекта пилотируемой экспедиции в рамках программы «Марс Директ» Роберт Зубрин и его коллеги предлагают создать новую сверхмощную ракету-носитель «Арес» («Ares»), способную доставить полезный груз массой в 121 т на околоземную орбиту высотой 300 км, массой 59 т – к Луне и массой 47 т – к Марсу. Первые две ступени носителя представляют собой классические двухступенчатые ракеты, работающие на жидком кислороде и водороде. Третья ступень – перспективный космический корабль «Шаттл АСРМ» («Shuttle ASRM») с ракетными двигателями на твердом топливе.
В варианте программы «Марс Директ» 1991 года экспедиция на красную планету должна была выглядеть так. На первом этапе одна ракета-носитель «Арес», стартуя в декабре 1996 года, доставляет на Марс 40-тонный полезный груз, состоящий из возвращаемого аппарата («ERV», «Earth Return Vehicle»), двух или трех марсоходов, автоматизированного химического комбината («химического процессора»), производящего ракетное топливо прямо из атмосферы Марса, атомный реактор к химическому процессору и 6 т жидкого водорода. Водород является необходимым компонентом при процессе превращения атмосферного углекислого газа в метан и воду. Затем полученная вода электролизом разлагается на водород и кислород, водород идет в цикл, а кислород сжижается про запас. Всего химический процессор должен произвести 24 т метана и 48 т кислорода. Еще 36 т жидкого кислорода планировалось получить непосредственно разложением атмосферного углекислого газа. Таким образом, на выходе экспедиция имеет 107 т ракетного топлива: 96 т для «ERV» и 11 т для марсоходов.
На втором этапе две ракеты «Арес», стартовав в 1999 году, выводят к Марсу 80-тонный полезный груз, включающий обитаемый модуль на экипаж из четырех человек с запасами продовольствия на три года, двигательный отсек для схода с орбиты Марса и мягкой посадки и герметизируемый вездеход с кислородно-метановым двигателем и гарантированной дальностью езды не менее 1000 км. Посадка космического корабля с экипажем осуществляется по маяку, установленному на «ERV». В случае «промаха» экипаж имеет возможность добраться до основной базы на вездеходе.
Кроме основных запусков ракет «Арес» Роберт Зубрин предлагал осуществить еще один – дополнительный. Он должен был состояться на несколько дней раньше, чем отправка пилотируемой экспедиции, и его целью определили доставку резервного возвращаемого аппарата «ERV-2» на Марс. Экипаж мог воспользоваться «ERV-2» в случае непригодности или поломки основного возвращаемого аппарата. Если же никаких сбоев в программе экспедиции не произойдет, то «ERV-2» останется на Марсе в ожидании следующего экипажа.