Анализ: Могат ли хората да живеят на Марс? Отговорът е много прост

Ще могат ли хората да живеят на Марс? Отговорът е изненадващо прост. Могат ли хората да живеят в Антарктида, където температурите редовно падат под -50ºC и е тъмно половин година? Могат ли хората да живеят на дъното на океана, където налягането е смазващо? Могат ли хората да живеят в космоса, където изобщо няма въздух?

Още: Огромен астероид ще се размине със Земята на Бъдни вечер

Още: Космологичната константа се оказа променлива

Тъй като границите на нашата изобретателност, науката за материалите и химията се разшириха, ние преминахме от способността да издържаме на тесен диапазон от условия до разширяване на нашето присъствие в почти всяко кътче на земното кълбо и дори извън него. Човекът е способен да оцелее дори в най-враждебната среда, която някога е срещал – във вакуума на космоса, пише списание AEON в свой анализ по темата.

Така че защо да не отидем на Марс? Тъй като можем да живеем в Антарктида и в космоса, всичко зависи от логистиката. Ако на повърхността на Червената планета бъдат доставени достатъчно материални и технически ресурси, тогава вероятно можем не само да оцелеем там, но и да просперираме.

Това „ако“ обаче предвижда колосален обем от работа. Отивайки до Луната, астронавтите трябваше да натоварят всичко необходимо в малки и крехки спускаеми апарати. Мисиите на Аполо прекараха от един до три дни на повърхността плюс три дни на път. Пътят до Марс ще отнеме повече от един месец и прекарването само на няколко дни там няма да е достатъчно. Всяка мисия, дори и първата, ще трябва да се изчислява с месеци и това усложнява неимоверно логистиката. Още: НАСА показа как изглежда истинската зима на Марс (ВИДЕО)

Още: Лунен календар за 2025 г.

Още: Магнитни бури за седмицата 16-22 декември 2024 година: Прогноза от САЩ (ГРАФИКА)

Кацането на Марс е особено трудно. Дистанционното управление на процеса е невъзможно поради разстоянието от Земята - средно радиосигналът ще се забави с 12 минути - така че всичко ще трябва да се програмира предварително. Една единствена грешка в данните ще доведе до появата на нов кратер, този път много скъп. И веднага щом бъде дадена команда за кацане, контролът на мисията ще бъде безсилен да промени каквото и да било - периодът от време между заповедта и безопасното кацане се нарича "седем минути на ужас".

Кацането също е трудно поради разредената и плътна марсианска атмосфера. Без топлинен щит космически кораб, спускащ се от орбита, ще изгори и дори последното поколение огромни свръхзвукови парашути едва ли може да осигури необходимата защита. Оставащата орбитална скорост също трябва да се вземе предвид, в противен случай спускаемите модули ще се разбият върху замръзналата повърхност на Марс.

За тази цел са тествани различни методи, но технологията, която се е доказала, е „небесният кран“ – платформа за еднократна употреба с реактивни двигатели, които й помагат да се рее на няколко метра над повърхността. След това тя плавно спуска модула, разскачва свързващите кабели и отлита на безопасно разстояние, където пада, когато горивото свърши.

Както се очаква, всички изчисления са възможно най-точни. За всеки килограм спускаем апарат — батерии, слънчеви панели, компоненти за научни експерименти — ще са необходими няколко килограма гориво за небесния кран. А те от своя страна ще изискват още няколко килограма гориво в ракетата, която ще я изведе в орбита около Марс. Ако беше възможно, щяхме да изпратим по-големи и по-модерни спускаеми апарати на Марс, но в момента върхът на ракетната наука е приземяването на марсоход с размерите на малка кола. Това е от голямо значение в контекста на успешна пилотирана мисия.

Още: Слънчевата система можеше да е различна: тя била променена от нашествие от дълбокия космос

Още: Магнитни бури за седмицата 9-15 декември 2024 година: Прогноза от САЩ (ГРАФИКА)

Ако мечтаете за огромна сребърна ракета, която бавно се спуска върху прашна червена повърхност с всичко необходимо за многомесечен престой на борда, трябва да разберете, че това е просто непрактично. Такава ракета и още по-големият космически кораб, необходим за доставянето й, вече са извън нашите възможности през следващите десетилетия, ако не и векове. Планирането на успешна мисия с постоянно присъствие изисква предвидливост и използване на всички възможни предимства, включително тези, които могат да бъдат намерени на самия Марс.

Червената планета е пълна с полезни ресурси и специфични опасности. Ако изберете разумно място за кацане, няма да е необходимо да вземете вода със себе си. Тя тежи и заема много място. Дори и с усъвършенствани съоръжения за рециклиране на отпадъци, астронавтите пак ще се нуждаят от известно количество вода в резерв. На Марс на много места тя присъства в почвата под формата на лед. Загребете пръст с лопата и половината от съдържанието й е воден лед. Тази вода може да се използва за различни цели, не само за пиене. Тук се намесва химията. Още: Космическите амбиции на Китай: Човек на Луната, но и на Марс

Възможно е водата да се раздели на нейните компоненти чрез електролиза. Полученият кислород може да се диша, а рекомбинацията му с водород ще ни даде експлозивна смес, която е доста подходяща за ролята на елементарно ракетно гориво. На следващия етап ще можем да извличаме въглерод от атмосферата с въглероден диоксид на Марс и да синтезираме въглеводороди.

В допълнение, въглеродният диоксид е жизненоважен за растежа на растенията. Добавете вода и почвен субстрат – и вашата лиофилизирана храна е обогатена с витамини на растителна основа. Хората ядем много калории, но ние също ядем с очите си. Гарнитурата под формата на салата не само ще даде сила, но и ще повиши морала.

Освен това самата марсианска почва ще бъде полезна. Може да се използва като строителен материал: за изработка на тухли или просто за укрепване на съществуващи конструкции с него. Това е важно и трябва да се направи, защото оцеляването на повърхността на Марс не е лесна задача.

Най-важното е температурата. Марс е на 80 милиона километра по-далеч от Слънцето, отколкото Земята, и неговата атмосфера е твърде тънка, за да компенсира екстремните дневни колебания. През лятото дневните температури могат да достигнат приятните 21°C, но в същия ден, преди зазоряване, термометърът ще покаже -90°C. Температурите могат да паднат толкова много, че въглеродният диоксид от атмосферата да е станал на скреж. Приятен бонус ще бъде допълнителната изолация, която ще осигури няколко метра марсианска почва.

Освен това ще помогне да се справим с дългосрочната заплаха - радиацията. Слънцето непрекъснато излъчва заредени частици и светлина с висока мощност под формата на гама и рентгенови лъчи. На Земята и (в по-малка степен) на Луната ние сме защитени от слънчевия вятър от огромното магнитно поле на родната ни планета. Марс обаче няма този невидим щит и макар условията на повърхността да не представляват остра заплаха за човешкия живот, то всеки ден, прекаран на повърхността на Червената планета, астронавтите ще бъдат изложени на радиация 10-20 пъти по-силно, отколкото на Земята - и това е без да броим периодичните слънчеви изригвания, които наведнъж ще ви обсипят с радиация за десетина години напред.

Изграждането на подземна база е едно от относително простите решения на проблема с радиацията, както и поставянето й в пещери. Вулканичните райони на Марс имат много тръби от лава, които образуват огромни тунели.

Токсичната почва на Марс е богата на перхлорати, които са потенциален източник на кислород. Но тъй като те са водоразтворими, замърсената почва не може да се използва като субстрат за отглеждане на растения.

Следва: червения прах. Образуван в продължение на стотици милиони години от непрекъснатото смилане на вулканична пепел, той има толкова малки частици, че дори слабите марсиански ветрове могат да го носят и да го задържат във въздуха седмици наред. Тези наночастици представляват сериозна опасност както за хората, така и за наземното оборудване. Изглежда невъзможна задача да се изключи появата на праха в жилищни помещения - астронавтите ще го донесат сами от отвън, дори ако се спазват всички необходими мерки: измиване, прахосмукачка, инсталиране на антистатични екрани и филтриране на въздуха. Във всеки случай той ще присъства във въздуха, който дишат, и храната, която ядат. В допълнение към споменатите перхлорати, марсианската почва съдържа канцерогенни съединения, а финозърнестият каменен прах може да увреди белите дробове и очите.

Вече загубихме един марсоход поради прах, покрил слънчевите му панели. Колкото по-сложно е оборудването, което използваме, толкова по-уверени трябва да сме в запечатването и покриването му. За да се направи това, е необходимо да се извършва поддръжка своевременно и да се сменят частите навреме.

И така, как може да стане това? Имаме зададени параметри въз основа на броя на членовете на екипажа, планираната продължителност на престоя и действията при пристигането. Трябва да планираме как ще бъдат настанени, какво ще ядат и пият, как ще се върнат - и ако планираме нещо повече от едно посещение, тогава трябва да разчитаме в дългосрочен план: каква полезна инфраструктура може да бъде създаден там в бъдеще?

Най-добре е да разделите проблема на възможни компоненти. Знанието, което получаваме от постепенни усилия, съчетано с това, което вече знаем, може да помогне за разработването на проблемите, необходими за осъществяването на успешна и жизнеспособна мисия до Марс.

Първият етап ще бъде разширяването на възможностите в ниска околоземна орбита. Едномесечно пътуване до Марс ще изисква най-големия космически кораб, който някога сме правили, който почти сигурно би бил невъзможен за извеждане в орбита около Земята с едно изстрелване. Ще трябва да го сглобим директно в космоса въз основа на методите, използвани на МКС. Горивото, заедно с всичко необходимо за поддържане на живота по време на дълго пътуване, ще трябва да бъде доставено от Земята и то поне на два курса. Спускаемият апарат ще бъде отделна част от кораба, докато основната част ще остане в орбитата на Марс. Още: Зловещ аудиозапис: Марсианска прашна буря поглъща марсохода Perseverance

Вторият етап ще бъде предварителното изпращане на доставките до определения район за кацане. По-добре е незабавно да бъдат изпратени напред роботизирани, самоизграждащи се модули, за да гарантирате безопасно място за новопристигналите астронавти и да дадете приоритет на безопасното кацане, без да натоварвате фазата на спускане с допълнителната маса на храна, гориво, въздух и вода. Така астронавтите ще тръгнат на това дълго и трудно пътуване, едва след като на Марс е натрупано достатъчно оборудване за нормален живот. Ако една ракета се отклони от курса - статистическата вероятност казва, че ще бъдат повече - ние просто ще изпратим друга.

Един от елементите на комплекта за оцеляване ще бъде повдигащият модул - празен кораб, който може не само да кацне на повърхността на Марс, но и да зареди с гориво компонентите на мисията, после да се върне в орбита, където ще чака транспортен кораб за него.

Необходимо е да направите резервация веднага: всичко по-горе е изпълнено с риск. Както знаете, през 1969 г., преди кацането на мисията Аполо 11, президентът на САЩ Ричард Никсън имаше алтернативна реч в случай на неуспех. Въпреки всички внимателни подготвителни мерки и голямата вероятност за успех, практически няма изход от редица ситуации. Въпросът е колко време ще ни отнеме да реагираме на непредвидено развитие.

Веригите за доставки в сърцето на съвременната икономика са един от най-подценяваните и неразбрани фактори. Свикнали сме да поръчваме всичко отвсякъде и то ще ни бъде доставено в рамките на няколко дни или дори часове. Производителите купуват стоки от доставчици точно навреме, а на магазините обещават почти светкавична доставка. Зад това обаче стои безкрайно сложна мрежа от комуникации, транспорт, контрол на инвентара и персонал. Забелязваме всичко това само когато нещо се обърка.

Почти всяко кътче на Земята е взаимосвързано. Животоспасяващи лекарства, микрочипове, части на двигатели и дори органи от живи донори се движат свободно между държави и континенти. Но не навсякъде. И такива места дават груба представа за проблемите, с които може да се сблъска един марсиански колонист.

Антарктида, въпреки всички технологии, остава едно от най-изолираните и негостоприемни места на Земята. С изключение на вода и въздух, всичко необходимо трябва да се транспортира с кораби и самолети на огромни разстояния и не без риск. Проблеми в морето, дебел лед, бури, внезапно застудяване - всичко това води до факта, че храната и горивото се „забиват” някъде в пристанището или край пистата. Антарктическите бази не са свързани с оперативни системи за доставка, и всяка грешка може да доведе до загуба на живот. За да избегнете това, трябва да вземете със себе си и да съхранявате много повече, отколкото обикновено се изисква. Ще се изненадате колко храна трябва на човек за няколко месеца, а през зимата населението примерно на базата „Амундсен-Скот”, разположена на Южния полюс, е 50 души.

Храната, разбира се, винаги може да се разпредели, а отоплението да се ограничи до един или два топлоизолирани модула. Винаги има под ръка резервни генератори, лекар и модерен сателитен комуникационен комплекс. Учените са подкрепени от цял екип от електротехници, водопроводчици и техници, които работят денонощно, за да поддържат инфраструктурата на базата, като идентифицират проблемите, преди да станат критични, и намират заобиколни решения благодарение на своя опит.

Но проблемите продължават да възникват. Ако самият лекар внезапно се нуждае от операция - а това се е случило вече два пъти - той ще трябва да си я направи сам. И двата пъти медицинските евакуации не бяха възможни поради лоши метеорологични условия и разстояния. Някои постоянни бази все още настояват на целия персонал да бъде отстранен апендиксът, преди да бъде изпратен на експедиция.

Сега си представете, че такава ситуация се случва на Марс. Напълно функционираща база на благоприятно място с отлична инфраструктура, силно мотивирани и обучени инженери все още ще бъде по-опасна от всяка съвременна антарктическа база. Организирането на спешна доставка на медицински консумативи до Антарктика от Южния остров на Нова Зеландия по въздух е трудно, но реалистично: пътуването отнема няколко часа. А летенето от Земята до Марс отнема девет месеца и това зависи от наличието на астрономически благоприятно време за изстрелване на кораба. Новите поколения космически двигатели, разбира се, ще го намалят, но това не отменя огромното разстояние между двете планети. В най-добрия случай говорим за 56 милиона километра, в най-лошия - за около 400 милиона километра, ако Земята е от едната страна на Слънцето, а Марс е от другата.

Без съмнение, това ще бъде най-дългата верига за доставки в историята, в края на която човек очаква най-суровите условия, пред които някога се е изправял. Едно пътуване от Англия до Австралия в ерата на ветроходния флот би отнело по-малко време.

Лекарят на първата мисия до Марс ще трябва да реши какви лекарства, превръзки и хирургическо оборудване могат да се откажат. Ограниченията важат както за пространството, така и за теглото. Инженерите ще трябва да избират между важни и много важни резервни части. Разбира се, можете да помолите организаторите на мисията да изпратят по 1-2 броя от всеки, но доколко е осъществимо това? В един момент те така или иначе ще бъдат твърде много. Ще трябва да се примирите с риска от смърт, независимо дали от глад, студ, задушаване, злополука или болест.

Както винаги в такива случаи, най-тежкото бреме ще падне върху пионерите. На тях ще се падне да изпитат пълния набор от неудобства и опасности, както и собствената си уязвимост. Основната базова инфраструктура ще се разширява, докато Земята вярва в проекта. Защото е ясно, че в продължение на десетилетия Марс ще бъде напълно зависим от нас. Но как колонията ще получи независимост? Възможно ли е изобщо да се гледа толкова напред?

Ключовата технология ще бъде производството на части и химикали, необходими за живота. Специално формулирани лекарства, хранителни добавки и растителни хранителни вещества ще осигурят на колонистите известна степен на сигурност; 3D принтерите с обширна библиотека от модели ще работят с физически компоненти, докато автоматизираните машини за синтез ще работят с биологични.

Друг крайъгълен камък на независимостта на марсианската колония ще бъдат самите колонисти, по-специално тяхното образование. Казват, че необходимостта е майката на изобретенията, но Марс ще изцеди целия сок от хората. Колонистите ще трябва да отделят значителна част от времето си за учене. Нивото на технологията, необходимо за функционирането на колонията, ще бъде високо, а броят на персонала ще бъде ограничен от достъпа до храна и кислород. Тъй като всеки ще трябва да разбира 2-3 отделни области на знанието наведнъж, инцидентът с един човек не трябва да се превръща в криза за всички.

Силно несигурният характер на живота на Марс неизбежно ще доведе до нови социални нрави и кодекси на поведение. Далеч от индивидуализма, марсианците ще разчитат един на друг единствено на принципа на взаимозависимостта - и това ще се отрази както в междуличностните отношения, така и в законите.

Остава да видим доколко колонистите ще се различават от жителите на планетата майка. Но независимият Марс определено няма да копира земните общества, превръщайки се в нещо невероятно и дълбоко оригинално.

Авторът Саймън Мордън има докторска степен по геология и планетарна геофизика, написал е 14 научнофантастични романа. Живее в Англия.

Превод: Ганчо Каменарски