Русский военный корабль, иди нах*й.
Пожертвувати на армію
×
Упс! Не вдала спроба:(
Будь ласка, спробуйте ще раз.

Коли на Марс полетять люди. Космічні місії, перешкоди, перспективи

Олександр Тартачний
Олександр Тартачний журналіст
16 листопада 2022 9 хвилин читання

Місія Artemis I є першим етапом до нових польотів на Місяць з екіпажем на борту. Тим часом інша космічна ціль, Марс, складніша для колонізації, але у людства вже є певні ідеї. SPEKA розповідає, як виникла мрія колонізувати Марс і чому сьогодні людство трохи ближче до її здійснення. 

Важка ціль для досліджень 

Ідею польоту на Марс почали обговорювати ще до запуску космічних супутників на орбіту землі. У США 1953-го, за чотири роки після запуску першого супутника, вийшла книга Das Marsprojekt німецького інженера Вернера фон Брауна. Він описує ідею експедиції з використанням тогочасних технологій. 

Експедиція складалася б із 10 кораблів та 70 осіб. Кораблі (за будовою схожі на великі літаки) планували збирати на навколоземній орбіті. Їх мали садити на полярній шапці, а згодом в екваторіальній частині Марса побудувати б злітні смуги для решти. За проєктом, перші літаки були велетенськими — по 1800 тонн. Для порівняння: щоб доставити матеріали на МКС, довелось би здійснити 180 запусків ракет Falcon 9, а від 2010 року таких запусків було 32.   

Стаття Вернера фон Брауна у журналі Collier's Стаття Вернера фон Брауна у журналі Collier's

 

Хоча проєкт фон Брауна розглядався як ідея на далеке майбутнє і навіть зараз є нереалістичним, його розробки, а також космічні перегони і розвиток космонавтики викликали інтерес до дослідження Марса.

Традиційно Марс вважають не надто привабливою планетою для експедицій. Щоб дістатися її, люди провели вже понад 100 місій, переважно пролітні апарати та супутники. Більшість із них закінчувались невдало, особливо серед марсоходів — апарти втрачали зв'язок або не могли сісти на іншопланетному рельєфі

Усі світові місії на Марс. Місію ЕхоМарс 2022 скасовували. Європейське космічне агентство припинило співпрацю з росією через вторгнення в Україну.  Усі світові місії на Марс. Місію ЕхоМарс 2022 скасовували. Європейське космічне агентство припинило співпрацю з росією через вторгнення в Україну. 

 Але є й ті, хто успішно дістався планети та виконує свої функції. З 2021р. до команди марсіанських роботів приєднались американський марсохід Perseverance та китайський ровер «Тяньвень-1». 

Як побудувати шатл для польоту на Марс? 

Виліт у правильний час 

Річ у тім, що політ навіть на доземну орбіту потребує чималих витрат палива. Тому летіти із повністю увімкнутими двигунами протягом кількох місяців неможливо. Саме тому навіть запуски супутників планують під час стартових вікон — періоду, який підходить для запуску ракети. Відстань від Землі до Марса — 57 млн км, але через положення на орбіті може відрізнятися. Період «стикування» планет відбувається кожні два роки.

Космічні кораблі не летять напряму, оскільки це надто енерговитратно. Найпростіший шлях — траєкторія Гомана. Ракета відривається від земної орбіти, потім знижує споживання палива, продовжуючи політ навколо Сонця, а згодом витрачає паливо ще раз для заходу на орбіту Марса. Швидкість у космосі — це переважно про рух вгору і вбік водночас. 

Маршрут марсоходу Perseverance із орбітами Землі та Марсу. TCM — маневри та корегування траєкторії польоту.  Маршрут марсоходу Perseverance із орбітами Землі та Марсу. TCM — маневри та корегування траєкторії польоту. 

 

Такий шлях триває 8-9 місяців. Тому для відрядження астронавтів потрібно розуміти, як забезпечувати їх харчуванням, водою та рештою потрібних для життя засобів. Навіть міжнародна космічна станція зараз залежить від зовнішніх постачань. Тому корабель, очевидно, повинен мати велику корисну масу, що знову впливає на потребу в паливі. 

Водневий, ядерний чи іонний двигун

Вихід за межі орбіт надто енерговитратний. Щоб вийти на траєкторію підльоту до Марса, потрібно майже 20 тонн ракетного палива з рідкого водню та кисню. А щоб відірватися від орбіти Марса і почати шлях назад до Землі, потрібно 70 тонн пального. Це необхідний мінімум для старту, без урахування міжпланетного простору, хоча вже там космічний корабель може обертатись, поки не буде компенсувального імпульсу.

Під час проєктування шатла також потрібно враховувати питомий імпульс — вимірювання ефективності ракетного двигуна. Це те, скільки часу двигун може надавати постійне пришвидшення космічного апарата. Пришвидшення також називають дельтою. Для двигунів типу «кисень-водень» питомий імпульс — 3-5 км/с. Тож якщо космічний корабель важитиме 800 тонн і використовуватиме кисень-водень, то 750 із них становитиме паливо, а 50 — корисне навантаження. Наприклад, станція «Мир» була розрахована на трьох людей і важила 120 тонн, без продовольства та захисту від радіації.

Альтернативою можуть стати іонні двигуни, які зараз мають питомий імпульс 34-50 км/с, а згодом можуть створити комплектації до 200 км/с. З такою швидкістю подорож на Марс триватиме приблизно три доби. Щоправда, іонні двигуни потребують ще більше енергії (електричної), тому для них планують встановлювати атомні реактори, що теж забирає корисну масу, а також потребує команди фахівців для керування.   

Маск та Марс

Щоб зменшити навантаження, сучасні проєкти розглядають ідею не брати із собою те, що можна видобути на планеті. На Марсі є вода, отже її можна використовувати як ракетне паливо: пропустивши через неї електричний струм, добувають кисень і водень.

Місія на Марс була одним із пріоритетів компанії SpaceX та її власника Ілона Маска. Раніше він планував будувати флот із кораблів Starship-Superheavy з дозаправленням на земній орбіті. Величезні ракети мали б 100 тонн корисної маси.  

Проєкт Маска BFR (Big Falcon Rocket) анонсували у 2005 році. Відтоді він трансформувався. Спершу ракету планували будувати з вуглепластику, а згодом замінили двигуни на метанові, а обшивку думали робити сталеву. Сталь міцніша і краще витримує високі температури на вході в атмосферу. SpaceX запропонувала кілька ризикованих рішень. Наприклад, садити величезну ракету пікіруванням на боку, щоб зменшити витрати палива, а охолоджувати в атмосфері випарами метану. 

Пропонована схема посадки SpaceX Starship Пропонована схема посадки SpaceX Starship

 

Хоча теоретично це може і спрацювати, у NASA замовлення видавати не поспішають. Адже ідея ризикована, на космодромах поки що немає необхідної інфраструктури, у ракети немає рятувальної капсули, а сама агенція розвиває власну ракету SLS. SpaceX не отримувала дозволів на запуск SpaceX Starship, хоча нещодавно випробовувала двигуни

У 2022 році Маск планував доставити цими ракетами матеріали та обладнання для паливного заводу, а відправити астронавтів на Марс хотів у 2024-2026 роках. Та, схоже, тепер у фокусі його уваги Twitter. 

Радіація, пліснява та мутанти 

Є й низка інших проблем. На «Аполлоні», який відправляв людей на Місяць, не було радіаційного захисту і ніхто не знав, яким він має бути, щоб витримати сонячний спалах, тому польоти були можливі лише під час спокійної фази зірки. Зараз для місій на Місяць вчені сподіваються на свої моделі прогнозування сонячних бур та побудову сховищ у космічних кораблях, хоча визнають, що лише експедиція зможе дати відповідь, як це насправді працює. 

Також люди ніколи не подорожують самі. Хоча частини космічних шатлів збирають у абсолютно стерильному середовищі, на тілі людини живе безліч бактерій, мікробів та вірусів, частина яких шкідливі, а деякі — частина нашого природного захисту. 

На МКС ці організми переважно не завдають клопоту. Але вона обертається нижче за радіаційний пояс Землі. Коли ракета покине межі цього поясу, еволюція мікроорганізмів та їхня генетична мутація пришвидшиться. Також потрібно з'ясувати, як не занести на нову планету мікроорганізми із зовнішньої сторони скафандра. Вчені працюють над цим питанням, але не мають однозначної відповіді. 

Окремою проблемою тривалої космічної подорожі може бути пліснява. На МКС фактично не допускають осідання пилу: всі незакріплені речі видувають до вентиляторних фільтрів. Але це однаково не рятує. Наприклад, у 1998 році на станції «Мир» траплялися перебої в електроживленні, а комп'ютери виходили з ладу. Виявилось, що за однією з панелей розмножилися мікроорганізми, які з'їдали обшивку ілюмінаторів, а бактерії руйнували електрокабелі. 

Хоча цвіль на МКС може викликати проблеми, вчені вважають, що це ще одна можливість дослідити як поводитимуться шкідники у позаземному середовищі й зараз проводять досліди на квітах, щоб визначити, які культури приживуться на Марсі.

Цвіль на квітах цинії на борту МКС Цвіль на квітах цинії на борту МКС

 

Що зараз роблять марсоходи?

Зараз єдині жителі Марса — планетоходи, яких стає дедалі більше. Їхнє завдання — досліджувати зразки порід та рельєфу, а також сканувати глибинні породи. Радіосигнал із Землі досягає Червоної планети за 4-20 хвилин, тому це максимум 300-400 операцій на добу. Для цього американські ровери обладнані системами автопілота, заснованого на комп'ютерному зорі. 

Систему автономного управління AutoNav використовували в апаратах Spirit та Opportunity, які відрядили на Марс ще 2004 року. Також цю технологію застосовує ровер Curiosity. Вона визначає шлях та аналізує можливі небезпеки. Без цієї системи марсохід може застрягнути назавжди.

Ще один алгоритм, який застосовують у марсоходах, — система AEGIS. Це програмне забезпечення, що дозволяє марсоходам Curiosity та Perseverance обирати цікаві для вивчення об'єкти. Інформації, яку надсилає марсохід, буває надто багато, тому вчені регулюють критерії відбору. Якщо потрібен аналіз гірської породи певного розміру або кольору, Curiosity стріляє у неї лазером та аналізує склад на основі виділених газів. AEGIS допомагає йому обирати потрібну мету.

Інструменти марсоходу Perseverance Інструменти марсоходу Perseverance
50 UAH 150 UAH 500 UAH 1000 UAH 3000 UAH 5000 UAH
0
Прокоментувати
Інші матеріали

SpaceX запускає місію NASA Lunar Flashlight: де дивитися трансляцію

Катерина Колонович 12 годин тому

Японські астронавти підробили дані під час симуляції космічного польоту

Катерина Колонович 13 годин тому

Космічний корабель Orion зняв Землю та Місяць разом

Катерина Колонович 15 годин тому

Куди Ілон Маск веде Twitter. Що змінилося за місяць після закриття угоди

Юлія Даниленко 28 листопада 2022 18:23

SpaceX показала фото запуску космічного корабля Dragon

Катерина Колонович 28 листопада 2022 11:40