Относно космоса
Нека поговорим защо пилотираните полети до Марс вероятно няма да станат обичайни през следващите десетилетия.
Научната фантастика — всички онези бластери и пейки в открития космос в малки едноместни бойни самолети — бяха научили човечеството сериозно да надценява благосклонността на Вселената към топлите, протеинови организми. Това е особено очевидно, когато писатели на научна фантастика описват пътуване до други планети. Уви, изследването на „реалния космос“ вместо обичайните няколкостотин „каме“ под защитата на магнитното поле на Земята ще бъде по-трудно начинание, отколкото изглеждаше на неспециалиста само преди десетилетие.
И така, ето я основната ми теза. Психологическият климат и конфликтите в екипажа далеч не са основните проблеми, с които човек ще се сблъска при организирането на пилотирани полети до Марс.
Какво е космическа радиация и защо не умираме от нея на Земята
Йонизиращото лъчение в космоса (извън няколкостотин километра околоземно пространство, което човек наистина е овладял) се състои от две части.
Излъчването на Слънцето. Това е преди всичко "слънчевият вятър" - поток от частици, който постоянно "духа" във всички посоки от звездата и който е изключително добър за бъдещите космически ветроходни кораби, защото ще им позволи да се ускорят правилно за пътуване извън Слънчевата система. Но за живите същества основната част от този вятър не е особено полезна. Забележително е, че сме защитени от твърдата радиация от дебел слой атмосфера, йоносферата (тази, където са озоновите дупки), както и мощното магнитно поле на Земята.
В допълнение към вятъра, който се разпръсква повече или по-малко равномерно, нашето светило периодично изстрелва и т.нар.мига. Последните са изхвърляния на коронарната материя на Слънцето. Те са толкова сериозни, че от време на време водят до проблеми за хората и технологиите дори на Земята, където най-забавното, повтарям, не е добре екранизирано.
И така, имаме атмосферата и магнитното поле на планетата. Във вече доста близко пространство, на разстояние десетки хиляди километри от Земята, слънчево изригване (дори слабо, само няколко Хирошима), удряйки кораб, гарантирано ще извади живия си пълнеж от действие без най-малък шанс за оцеляване. За да предотвратим това днес - при сегашното ниво на развитие на технологиите и материалите - няма какво да направим. Поради тази и само поради тази причина многомесечното пътуване до Марс ще трябва да бъде отложено до времето, когато решим този проблем поне частично. Също така ще трябва да се планира в периоди на най-спокойно слънце и да се моли много на всички технически богове.
Космически лъчи. Тези вездесъщи злодейски неща носят огромно количество енергия (повече отколкото LHC може да изпомпва в една частица). Те идват от други части на нашата галактика. Попадайки в щита на земната атмосфера, такъв лъч взаимодейства с неговите атоми и се разпада на десетки по-малко енергийни частици, които каскадно генерират потоци от още по-малко енергични (но също така опасни) и в резултат на това цялото това великолепие се излива от радиационен дъжд върху повърхността на планетата. Приблизително 15% от фоновата радиация на Земята идва от посетители от космоса. Колкото по-високо живеете над морското равнище, толкова по-висока е дозата, уловена през живота ви. И това се случва денонощно.
Като училищно упражнение, опитайте се да си представите какво ще се случи с космически кораб и неговите „живи неща“, ако такъв лъч директно ги удари някъде в космоса. Нека ви напомня, че трябва да летим до Марсняколко месеца, ще трябва да се построи тежка лодка за това и вероятността от „контакта“, описан по-горе (или дори повече от един), е доста висока. Простото пренебрегване по време на дълги полети с жив екипаж, уви, няма да работи.
Коригиран за "в открито пространство".
В допълнение към радиацията, която достига Земята от Слънцето, има и тази слънчева радиация, която магнитосферата на планетата отблъсква, не пропуска и най-важното - натрупва *. Запознайте се с читатели. Това е радиационният пояс на Земята (ERB). Той е поясът на Ван Алън, както го наричат в чужбина. Космонавтите ще трябва да го преодолеят с пълна пара, за да не получат смъртоносна доза радиация само за няколко часа. Повторният контакт с този пояс - ако ние, противно на здравия разум, решим да върнем астронавтите от Марс на Земята - лесно може да ги довърши.
* Значителна част от частиците на лентата на Ван Алън придобиват опасна скорост още в самата лента. Тоест не само ни предпазва от радиация отвън, но и усилва тази натрупана радиация.
Досега говорихме за космоса. Но не трябва да забравяме, че Марс (за разлика от Земята) почти няма магнитно поле**, а атмосферата е разредена и мъртва, така че хората ще бъдат изложени на тези негативни фактори не само по време на полет.
**Добре, има малко - в района на южния полюс.
Оттук и заключението. Най-вероятно бъдещите колонисти ще живеят не на повърхността на планетата (както ни показаха в епичния филм „Мисия до Марс“), а дълбоко под нея.
На първо място, очевидно не хранете илюзии за бързо (в рамките на дузина-две-три години) разрешаване на всички тези проблеми. За да избегнем смъртта на екипажа от лъчева болест, ще трябва или да ги изпратим там, или изобщо да не ги изпратим и да изследваме космоса с помощта наумни машини (между другото, не най-глупавото решение), или е много готино да се напъваш, защото ако съм прав, тогава изпращането на хора на Марс със създаването на там постоянна колония е задача за една страна (дори САЩ, дори България, дори Китай) в следващия половин век или дори повече, напълно непосилна. Един кораб за такава мисия би струвал еквивалента на изграждането и пълната поддръжка на няколко ISS (вижте по-долу).
Как може теоретично да изглежда една мисия до Марс, ако имахме всички ресурси и технологии на старата Земя за това? Сравнете следното с това, което видяхте в култовия филм Марсианецът.
Време е да преминем към това, което определям като „реалистична версия на пилотирано пътуване до Марс“. На пръв поглед прилича повече на щуро чаено парти в Шапкаря.
Мисия до Марс. Условно реалистична версия
Първо, човечеството ще трябва да работи усилено и да построи космически кораб с циклопски размери с мощна антирадиационна защита, който ще може частично да компенсира адското радиационно натоварване на екипажа извън магнитното поле на Земята и да осигури доставката на повече или по-малко живи колонисти до Марс - еднопосочно.
Как би изглеждал такъв кораб?
Това е огромен колос с диаметър десетки (или по-добре стотици) метри, снабден със собствено магнитно поле (свръхпроводящи електромагнити) и енергийни източници за поддържането му (ядрени реактори). Огромните размери на конструкцията позволяват да се напълни отвътре с материали, поглъщащи радиация (например, може да бъде разпенена пластмаса с оловно покритие или запечатани контейнери с обикновена или „тежка“ вода), които в продължение на десетилетия (!) ще трябва да бъдат транспортирани в орбита и монтирани около сравнително малка капсула за поддържане на живота, където след товаще поставим космонавтите.
В допълнение към размерите и високата цена, марсианският кораб трябва да бъде адски надежден и най-важното - напълно автономен по отношение на управлението. За да оживее екипажът, най-сигурното би било да ги поставите в изкуствена кома и да ги охладите малко (само няколко градуса), за да забавите метаболитните им процеси. В това състояние хората а) ще бъдат по-малко чувствителни към радиация, б) заемат по-малко място и е по-евтино да се предпазят от същата радиация.
Очевидно в допълнение към кораба се нуждаем от изкуствен интелект, който може уверено да достави кораба до орбитата на Марс, да разтовари колонистите на повърхността му, без да повреди нито себе си, нито товара в процеса, и след това, без участието на хора, да върне астронавтите в съзнание (вече на Марс). Засега нямаме такива технологии, но има известна надежда, че такъв AI и най-важното политическите и икономическите ресурси за изграждането на описания кораб ще се появят при нас, да речем, по-близо до средата на века.
Добрата новина е, че марсианският "ферибот" за колонистите може да бъде многократно използван. Той ще трябва да се движи като совалка между Земята и крайната дестинация, доставяйки много "жив товар" на колонията, за да замени хората, които са напуснали "по естествени причини". За доставката на "неживи" товари (храна, вода, въздух и оборудване) радиационната защита не е особено необходима, така че не е необходимо да се прави суперкораб марсиански камион. Необходим е единствено за доставка на колонисти и евентуално семена от растения / млади селскостопански животни.
Второ, е необходимо предварително да се докарат оборудване и запаси от вода-храна-кислород на Марс за екипаж от 6-12 души за 12-15 години (като се вземат предвид всички форсмажорни обстоятелства). Това само по себе си е нетривиална задача, но нека приемем, че не сме ограничени в ресурсите за нейното решаване.Да предположим, че войните и политическите катаклизми на Земята са утихнали и цялата планета работи в унисон за марсианската мисия.
Превозните средства, които се изпращат на Марс, както може би вече се досещате, са напълно автономни роботи с изкуствен интелект и захранвани от компактни ядрени реактори. Те ще трябва методично да копаят дълбок тунел под повърхността на червената планета в продължение на дузина или година и половина. След това - след още няколко години - малка мрежа от тунели, в които ще бъдат влачени животоподдържащи блокове и провизии за бъдеща експедиция, а след това всичко това ще бъде херметично сглобено в автономно подмарсианско селище.
Жилище, подобно на метър, изглежда оптималното решение по две причини. Първо, той предпазва астронавтите от космическите лъчи, които вече са на самия Марс. Второ, поради остатъчната „марсотермална“ активност на червата, под повърхността на планетата е градус или два по-топло, отколкото навън. Това ще бъде полезно за колонистите както за пестене на енергия, така и за отглеждане на картофи върху собствените им изпражнения.
Нека изясним важен момент: колонията ще трябва да бъде построена в южното полукълбо, където все още се запазва остатъчното магнитно поле на планетата.
Трето, трябва да говорим за самия екипаж и методите за неговия подбор.
Идеалната схема на последното би била да се търсят по цялата Земя... генетично идентични (монозиготни) близнаци, единият от които току-що се е превърнал в донор на органи (например попаднал "за щастие" в автомобилна катастрофа). Звучи изключително цинично, но не позволявайте това да ви попречи да прочетете текста до края.
Какво ни дава близнак донор?
Мъртвият близнак дава възможност на своя брат (или сестра) да стане идеалният колонист на Марс. Факт е, че червеният костен мозък на първия, който се доставя на червената планета в допълнителенв радиационно устойчив контейнер ще може да се прелива на близнак астронавт. Това увеличава шансовете за оцеляване при лъчева болест, остра левкемия и други проблеми, които е много вероятно да се случат на колониста през годините на мисията.
Изглежда, че Ева в марсианска колония би почерпила Адам не с ябълка, а с галон или два от собствената си кръв.
И така, как изглежда процедурата за скрининг за бъдещи колонисти?
Избираме няколко милиона близнаци. Изчакваме да се случи нещо с един от тях и правим оферта на останалия. Пулът се набира от, да кажем, сто хиляди потенциални кандидати. Сега, в рамките на този пул, провеждаме финален подбор за психологическа съвместимост и професионална пригодност.
Естествено, за да се разшири извадката, астронавтите ще трябва да бъдат избрани по цялата земя, а не в една или две държави.
Все пак, разбира се, определена технология за идентифициране на кандидати, които са особено устойчиви на радиация, би помогнала много. Известно е, че някои хора са много по-устойчиви на радиация от други. Със сигурност може да се открие с помощта на някои генетични маркери. Ако допълним идеята с близнаци с този метод, заедно те трябва значително да увеличат процента на оцеляване на марсианските колонисти.
Освен това би било полезно да се научите как да преливате костен мозък на хора при нулева гравитация. Това не е единственото нещо, което трябва да бъде изобретено специално за този проект, но, за щастие, все още имаме време и МКС все още виси в орбитата на Земята, сякаш специално за тестване на такива технологии.
PS. Трябва да направя специална уговорка, че не съм принципен противник на космическите пътувания и смятам, че рано или късно „космосът ще бъде наш“. Единственият въпрос е цената на този успех, както и времето, което човечеството ще отдели за тренировканеобходими технологии. Струва ми се, че под влиянието на научната фантастика и популярната култура много от нас са доста небрежни в смисъл на разбиране на трудностите, които трябва да бъдат преодолени по пътя. За да отрезви тази част от "космооптимистите" е написан този текст.
Във втората и третата част ще ви кажа какви други възможности имаме по отношение на човешкото изследване на космоса в дългосрочен план.