После запуска программы Mars One многие люди начали грезить мечтой о полетах в космос, когда фантастика наконец-то придет в нашу жизнь, и можно будет в реальности осуществить то, о чем еще несколько десятилетий назад писалось в книгах. Но все понимают, что не так-то это просто — долететь до Марса.
Для начала предстоит рассчитать время полета. Поскольку Земля и Марс вращаются по своим орбитам с разной скоростью, момент их максимального сближения или противостояние наступает достаточно редко — один раз в 26 месяцев. В такие периоды расстояние между планетами составляет «всего» 55 миллионов километров.
Вот где мое исследование приходит. Мне нужно выяснить, как сделать плазменные ракеты бессмертными. 
Для этого нам нужно понять, как работает плазменная ракета. Ракета создает плазму, впрыскивая электрическую энергию в газообразное топливо, снимая отрицательно заряженные электроны из положительно заряженных ионов. Затем ионы вырываются из задней части ракеты, выталкивая космический корабль вперед.
К сожалению, вся эта энергия в плазме делает больше, чем продвигает космические корабли - она хочет уничтожить любой материал, с которым он вступает в контакт. Электрические силы из отрицательно заряженных стенок заставляют ионы захлопываться в стену с очень высокими скоростями. Эти столкновения вырывают атомы со стены, медленно ослабив ее со временем. В конце концов, достаточное количество ионов ударяется о стену, когда вся стена ломается, газонокосилка перестает функционировать, и ваш космический корабль теперь застрял в космосе.
При движении корабля со второй космической скоростью (11,2 км/с) с учетом оговорок на достижение такой скорости, попробуем прикинуть, сколько времени понадобится, чтобы долететь до Марса. Итак, расчетное время полета составит 7 месяцев или около 210 дней. Это очень приблизительный показатель, ведь мы не учитываем множество факторов. Но такой срок и огромное расстояние — далеко не единственная проблема космического путешествия на красную планету.
Марсианское течение времени
Недостаточно использовать более жесткие материалы, чтобы выдерживать бомбардировку: всегда будет какой-то ущерб, независимо от того, насколько сильный материал. Нам нужен умный способ манипулирования плазмой и материалом стены, чтобы избежать повреждений.
Не было бы здорово, если бы стена камеры могла отремонтировать себя? Оказывается, есть два физических эффекта, которые могут позволить этому случиться. В этот день он находится на расстоянии 8 миллионов миль от Земли. Это ближайшая точка Марса в этом году. Это несмотря на то, что Земля прошла между Марсом и солнцем мая.
Проект – это многоуровневая программа, где недостаточно просто записаться в нее и оказаться в интересном приключении. Начать следует с того, что далеко не все желающие в это приключение попадут. Да и само приключение можно назвать веселым с очень большой натяжкой. Никто до сих пор не строил колоний на другой планете, поэтому вряд ли это будет легко.
Земные колебания между Марсом и солнцем раз в два года, хотя и в более поздние сроки. Как две ближайшие планеты на Землю, люди знали, что Венера и Марс существовали с древних времен. Венера, вторая планета от солнца, ближе к Земле, чем к Марсу. Однако Марс получает большую гласность, потому что у него есть условия, которые кажутся правильными для жидкой воды или даже жизни.
Для более легко усваиваемого сравнения размеров, если вы поместите солнце в один из уголков комнаты, Венера будет в двух шагах от нее, Земля на одну половину больше, а Марс - на одну половину шагов дальше - Плутон, вероятно, возьмет вас вне вашего дома, так как он находится в 100 шагах от солнца.
Стоит также отметить, что проект Марс Один является частным, а, следовательно, его инициаторы изначально задумываются о прибыли. Поэтому всё происходящее на Марсе будет транслироваться по телевидению и, в принципе, не особо отличаться от Дом-2. С той лишь разницей, что расположится этот дом в 55 миллионах километров от Земли, и в качестве участников там будет несколько другой контингент.
История полётов на Марс
Атмосфера в основном состоит из двуокиси углерода и азота. Что касается общего размера, Земля и Венера одинаковы, но помимо этого Венера похожа на Землю, где она полностью захвачена. Как самая горячая планета в солнечной системе, поверхность Венеры равна 462 градусам Цельсия, а планета покрыта вулканами.
Хотя Венера - мир в огне, Марс холодный - температура колеблется от -87 до -5 градусов по Цельсию. Приблизительно в половине размеров Земли у Марса есть поверхность пустыни, но очень тонкая атмосфера. Эта крошечная атмосфера состоит из двуокиси углерода и азота, таких как Венер, с добавлением аргона. Марс, возможно, имел жидкую воду 5 миллиардов лет назад - столько воды, по сути, что есть свидетельства гигантских наводнений на ее поверхности.
Перед отправлением кандидаты пройдут обязательную подготовку. Двоих сделают отличными инженерами, способными починить всё, что угодно на станции, двое будут медиками, один станет геологом и еще один будет искать внеземную жизнь. А базовые навыки по части основных специальностей получит каждый. Со стороны, конечно, напоминает игру из линейки UFO, только вот происходить это будет в действительности.
Марс, Венера и Земля - все это похоже на три из четырех земных планет - Меркурий - четвертый. Земные планеты «земные», поскольку все они имеют ядро, мантию и кору. Тектоника плит, эрозия и вулканы меняют поверхности Марса, Венеры и Земли. Луну Земли иногда изучают с земными планетами, потому что ее макияж похож на Землю, но это не планета.
В фильме «Марсиан» космонавт-космонавт Марк Уотни должен пережить суровую окружающую среду Красной планеты. Насколько близок к реальности - это пилотируемая миссия на Марс? «У нас уже есть навыки и технологии, необходимые для привлечения людей на Марс, нам просто нужно его построить», - говорит астролог-геолог Джонатан Кларк из Общества Марса Австралии.
За техническую часть проекта отвечает известная американская компания Lockheed Martin, которая уже разрабатывала для NASA посадочный модуль, совершивший успешную посадку на Марс в 2008 году. Для нынешней миссии потребуется существенная переработка аппарата. В первую очередь по причине того, что для ее реализации будет нужно больше энергии, а значит солнечные батареи обретут новую форму и размеры.
Почему так долго?
Навыки и технологии, необходимые для того, чтобы добраться до Марса, такие как космическая навигация, стыковка и проведение космических полетов, были разработаны во время миссий Близнецов, чтобы посадить человека на Луну в Аполлон. «Если мы поразмышляем над этим, мы можем быть на Марсе через 10 лет».
Тем временем он тестирует ряд технологий на Международной космической станции, исследует поверхность Марса с посадочными площадками для роботов и разрабатывает космические костюмы, поисковые машины и места обитания в космосе, чтобы помочь астронавтам жить и работать на Марсе.
Несмотря на то, что из-за громадного расстояния связь с Землей будет делом весьма не простым, ее колонистам всё же обеспечат. Задержка сигнала составит от 3 до 22 минут, в зависимости от удаленности планет друг от друга. Но интернет там будет. Хотя и придется постоянно предзагружать обновления. Либо изобрести средство связи со скоростью передачи информации больше скорости света.
Как выжить на дальних дистанциях в космосе
По словам доктора Кларка, есть пять ключевых вопросов, которые нам необходимо рассмотреть в рамках подготовки к отправке людей на Марс. Любое человеческое путешествие на Марс будет включать поездку в оба конца, по крайней мере, два с половиной года, шесть месяцев, чтобы туда лететь, шесть месяцев, чтобы вернуться домой, и полтора года на марсианской поверхности, в то время как Марс и Земля вернется в правильные орбитальные позиции для обратного полета.
«Мы не знаем, как люди будут приспосабливаться к длительным периодам гравитации Марса, что составляет всего 38 процентов от гравитации на Земле», - говорит д-р Кларк. «Более 30 человек уже провели более года в космосе, поэтому мы уже знаем, как выжить в длительной продолжительности в микрогравитации с помощью упражнений».
Желание улететь на Марс изъявило более 200 тысяч человек. Однако конкурс там очень жесткий, и в полет отправятся не более двадцати. Примерно четверть из кандидатов составляют американцы. На долю россиян приходится четыре процента. Исходя из этих данных, есть шанс на то, что на Марсе будет посажена русская яблоня и старинные строки «И на Марсе будут яблони цвести» обретут смысл.
Тем не менее, д-р Кларк признает, что на борту Международной космической станции необходимо будет провести дополнительные эксперименты, чтобы еще больше улучшить наше понимание того, как человеческое тело может адаптироваться к микрогравитации. «Нам нужно заполнить данные о том, сколько людей нужно будет делать, им нужна специальная диета и так далее», - объясняет доктор Кларк.
«Я не думаю, что это проблема, но это неизвестно». Марс Любопытный ровер приземлился в кратере Гейл после его знаменитых семиминутных очередей террора. Посадка гораздо более крупного судна будет еще сложнее. Как будто выжить в течение двух с половиной лет, нон-стоп-путешествие не достаточно увлекательно, на самом деле посадка тяжелого корабля на поверхности Красной планеты - это «самая большая одиночная задача», с которой столкнется миссия, д-р Кларк говорит.
Как это обычно бывает, подготовка к чему-то глобальному и масштабному занимает намного больше времени, чем непосредственное осуществление задуманного. Марс не является исключением. Подготовка к высадке людей займет немало лет, а первые люди там появятся только в 2025 году. Расстояние до Марса в самое благоприятное время составляет 55 миллионов километров, которые придется лететь около 200 суток. Лететь, зная, что обратно уже никогда не вернешься.
И когда он коснулся, сам ровер более 900 килограммов, размер компактного автомобиля, - объясняет он. Когда мы говорим о том, чтобы положить людей на Марс, мы говорим о посадке космических аппаратов с массой не менее 25-60 тонн. Это большие грузовые габариты самолета 737, что составляет полтора порядка больше, чем все, что мы делали раньше.
Что общего между Землёй и Марсом и чем они отличаются
«Нет причин, по которым мы не можем этого сделать, но мы действительно занялись разработкой, чтобы сделать это, и это, вероятно, большая проблема». Этот скафандр не входит в научно-фантастический фильм, и это не Мэтт Дэймон! Предполагая, что вы действительно смогли приземлить свое ремесло в один кусок, следующая задача - исследовать ваш новый мир. Имея только треть гравитации Земли и атмосферу, сделанную в основном из двуокиси углерода, Марс представляет проблемы для ходьбы и транспортных средств.
Марс — четвертая по удаленности от Солнца планета и вторая по удаленности от Земли (ближе всего к нам расположена Венера). В среднем расстояние между Землей и Марсом составляет порядка 225 миллионов километров, но на самом деле оно постоянно меняется по мере того, как планеты вращаются вокруг Солнца. В теории их максимальное сближение произойдет тогда, когда Земля будет находится в наиболее удаленной от Солнца точке орбиты (афелий), а Марс — в ближайшей к Солнцу точке орбиты (перигелий). В таком положении планеты будут находиться на расстоянии 54,6 миллионов километров друг от друга. Проблема заключается в том, что таких случаев никогда не было. Максимально приблизиться к этой величине удалось лишь в 2003 году, кода расстояние между Землей и Марсом сократилось до 56 миллионов километров.
Скафандры, используемые для выхода в открытый космос на Луне и на Международной космической станции, весили около 200 килограммов и очень громоздки, что сделало бы их непригодными для Марса, говорит доктор Кларк. Эти скафандры подходят для ношения каждые несколько месяцев на космической станции в микрогравитации, но когда вы отправляетесь на поиски на Марсе, скафандры должны быть легкими и гибкими, чтобы вы могли носить их пару раз в неделю, не получая волдыри или травмы.
Д-р Кларк считает, что это касается транспортных средств. Если вы хотите исследовать Марс, путешествуя до 100 километров от посадочной площадки, вам понадобится что-то немного лучше, чем лунный ровер, подходящий для игры в гольф, используемый Аполлоном.
На чем лететь до Марса
Самым быстрым космическим аппаратом, запущенным с Земли, был «Новые горизонты». В 2006 году он отправился к Плутону на скорости 58000 км/ч. Как быстро он смог бы добраться до Марса? При максимальном сближении планет зонд смог бы долететь до Красной планеты за 942 часа (39 дней), а при максимальном удалении — 6944 часа (289 дней). Среднее расстояние между Землей и Марсом зонд «Новые горизонты» смог бы преодолеть за 3888 часов (162 дня).
Возможен ли полет на Марс со скоростью света
Нам понадобится что-то вроде грузовика под давлением, - говорит доктор Кларк. Без защитной атмосферы, такой как Земля, астронавты на Марсе будут подвергаться воздействию космического излучения. Но доктор Кларк не считает, что излучение будет такой же проблемой, как некоторые люди думают.
«Люди на низкой околоземной орбите получают как можно больше солнечной радиации и около 60 процентов воздействия космических лучей, которым они подвергаются в межпланетном пространстве», - говорит он. Поэтому, если кто-то потратил более 240 дней на космическую станцию, у них уже было столько радиационного облучения, как они попали бы в экранированный космический корабль в кругосветном путешествии на Марс.
Хронология важнейших миссий и времени в пути
«Маринер-4» , США, 1964 год.
Первый успешный облет планеты. Время в пути к Красной планете — 228 дней.
«Маринер-9» , США, 1971 год.
Первый искусственный спутник для другой планеты. Время в пути к Марсу — 168 дней.
«Викинг-1» , США, 1975 год,
Первый космический аппарат, который успешно сел на поверхность Марса. Время в пути к Красной планете — 304 дня.
Комбинация тонкой марсианской атмосферы и корпуса корабля или среды обитания обеспечит достаточную защиту от излучения в течение 18 месяцев на поверхности Марса. «Так что да, это фактор, но, на мой взгляд, это не шоу-стоп». В фильме Ватни застрял после того, как массивная пыльная буря попала в базу.
Тем не менее, в отличие от фильма, пыльные бури вряд ли выйдут на орбиту настоящего астронавта на Марсе. Это может означать много очистки. «Пыль - это проблема на Марсе, но не непреодолимая проблема», - говорит д-р Кларк. «Люди всегда могут вручную очищать солнечные батареи и использовать сжатый воздух в воздушных шлюзах, чтобы очистить себя, прежде чем войти в среду обитания».
«Марс Одиссей» , США, 2001 год.
Этот космический аппарат работает на орбите Марса дольше всех других. Время в пути к Красной планете — 200 дней.
«Марс-экспресс» , США, 2003 г.
Орбитальный зонд продолжает действовать и отправлять снимки на Землю. Время в пути к Красной планете — 201 день.
Марсианская научная лаборатория (Mars Science Laboratory) , США, 2011 год.
Как поставлять топливо, воду, кислород и продукты питания
Еще одна проблема заключается в том, как жить на земле - на полтора года. Есть несколько вариантов приготовления топлива на Марсе. Одна из идей предполагает разделение воды, замороженной в подземной мерзлотной мерзлоте, на водород и кислород, как для использования в качестве пропеллента, так и для экипажа, чтобы пить и дышать.
Сколько свет летит до Марса?
«Вы также можете добывать воду из атмосферы Марса или переносить водород с Земли и реагировать с атмосферой углекислого газа на Марсе, чтобы получать метан и кислород», - говорит д-р Кларк. Если вы произведете 50 тонн пропеллента для восхождения в атмосфере Марса, вы можете сделать еще несколько тонн, чтобы сохранить свою команду в живых или заставить ваше транспортное средство исследовать поверхность.
Миссия, в ходе выполнения которой на Красную планету был успешно доставлен марсоход Curiosity. Время в пути к Марсу — 254 дня.